[发明专利]一种闪存错误预估模块及其预估方法

说明书

技术领域

本发明涉及数据存储领域，具体涉及到一种闪存纠错过程的预估技术。

背景技术

闪存器件中的存储单元通过向浮栅中注入电子的方式来记录逻辑信息，同时存储单元还通过读取阀值电压来判断浮栅中保存的逻辑。当闪存器件经过多次地擦写之后，其器件特性衰退，导致闪存的编程时间缩短，而擦除时间延长。

闪存器件在操作的过程中，还伴随着各种寄生效应，从而导致闪存器件保存的数据发生错误。其中，最主要的错误原因为：编程扰动、读扰动、通过扰动以及浮栅耦合效应。当闪存器件进行编程操作时，闪存控制器将抬高字线(Word line)上的电压，这将导致字线上相邻的存储单元产生意外写动作，即编程扰动。而在位线(Bit line)方向上，同一位线上的存储单元需要加上较高的通过电压，使闪存存储单元导通。反复的写操作会导致位线上的单元发生意外的写动作，即通过扰动。当闪存器件进行多次读操作时，闪存阵列将会反复导通，在闪存存储单元的沟道上会累积电子。若累积的电子达到闪存存储单元的写阈值时，会使闪存的存储单元发生意外写操作。这里，扰动会影响固态硬盘保存的数据正确性，严重的扰动还会降低闪存器件的使用寿命。除此以外，浮栅耦合效应也会带来严重的错误。当闪存工艺不断进步时，器件的密度不断增加，从而导致单一存储单元的浮栅阀值电压的变化对其临近单元的电压产生影响，造成意外的电平移动，产生错误。闪存阵列中某一存储单元的浮栅电压变化会对周围存储单元的浮栅造成扰动，从而导致周围存储单元中保存的数据发生意外翻转。

闪存器件中所存在的各种扰动和耦合效应严重干扰了闪存中所保存的数据，在实际使用的过程中需要纠错算法对闪存中存储的数据进行保护。然而，闪存控制器在利用诸如低密度校验编码等先进校验编码技术展开纠错之前，必须要对信道中的错误进行合理预估。因而，闪存控制器需要对闪存的错误预估技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种闪存错误预估模块及其预估方法，为闪存的纠错算法提供可靠的计算依据，提高系统的纠错性能。

为解决上述技术问题，本发明首先提出了一种闪存错误预估模块，其特征在于，所述预估模块主要由计时器、量化索引表、存储页表以及错误索引表构成，

所述计时器用于记录闪存的编程时间或擦除时间，计时器收集的编程时间或擦除时间作为量化索引的输入；

所述量化索引表用于记录编程等级与编程时间之间的映射关系，擦除等级与擦除时间之间的映射关系；擦除等级代表该物理地址所对应的闪存块的寿命状态，编程等级代表所述闪存块内部页的寿命状态；

所述存储页表包括若干个连续存储单元，每个连续存储单元用于记录一个闪存块的擦除等级、编程等级，其中，该闪存块的擦除等级保存在所述连续存储单元的开头，该闪存块内各个页的编程等级依次存放在所述连续存储单元内；

所述错误索引表包含块错误索引表和页错误索引表两个部分，块错误索引表记录擦除等级以及对应的块错误率的映射关系，页错误索引表记录编程等级以及对应的页错误率的映射关系；

所述闪存错误预估模块接收闪存控制器发来的计时信息、使能信号或闪存芯片发出的R/B信号作为输入，输出错误预估值到错误校验模块。

基于上述闪存错误预估模块，本发明还提出了该闪存错误预估模块的闪存错误预估方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

对闪存器件进行擦除和编程操作的压力实验，记录擦除和编程的时间变化以及闪存器件的错误的经验数据；并建立所述量化索引表、错误索引表，作为预估模块进行错误预估的先验参照表；

所述预估模块的计时器采集当前闪存操作块的擦除时间；在闪存进行编程时，采集当前闪存操作页的编程时间；

通过查询所述量化索引表，预估模块将擦除时间量化为擦除等级，将编程时间量化为编程等级，

将当前擦除等级、编程等级以及二者对应的物理地址，保存在所述存储页表中；

在闪存控制器对闪存进行操作时，向所述预估模块请求对所操作的物理地址进行错误预估；由预估模块从所述存储页表中读取相应物理地址的编程等级以及擦除等级，并通过所述错误索引表转换为相应页的预估错误数目，从而完成预估操作。

本发明利用闪存器件中特定的物理信号来预先估计闪存存储器的错误率，为闪存的纠错算法提供合适的错误估计。适合应用于固态硬盘控制器、闪存控制器等以闪存器件为存储介质的场合中，大大提高了闪存器件的可靠性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。

图1. 闪存器件编程时间的变化规律。