[发明专利]NAND Flash存储系统保存期间数据分步加重方法

说明书

本发明公开了一种NAND Flash存储系统保存期间数据分步加重方法，该加重方法包括以下步骤：在NAND Flash存储器写入数据之后，判断写入数据所在数据块是否被写满，以及判断数据块是否属于高磨损块；如果数据块被写满且属于高磨损块，则对数据块进行标记，并记录数据更新时间；在数据期间，查询被标记的数据块上一次数据加重操作的实施时间，并判断实施时间是否达到预设时间间隔；如果实施时间达到所述预设时间间隔，则对被标记的数据块进行数据加重，并更新数据加重操作实施时间。该保存期间数据分步加重方法，可以减少数据保持错误率，提升数据存储可靠性。

技术领域

本发明属于数据存储技术领域，尤其涉及一种NAND Flash存储系统保存期间数据分步加重方法。

背景技术

NAND FLASH存储器得益于其高吞吐、低耗电、耐震、稳定性高、耐低温、发热量小、工作噪音低等众多优势，在手机、数码相机、U盘、MP3，平板电脑、个人电脑、高性能计算机、军工产业等领域拥有广阔的市场前景。

为满足市场对NAND Flash存储器容量日益增长的迫切需求，NAND FLASH存储器呈现出工艺尺寸不断缩小以及MLC(Multi-Level Cell，多电平存储单元)技术广泛运用两大发展趋势。然而在有效提升存储容量，降低单位比特数据存储成本的同时，NAND FLASH同样面临愈发严重的可靠性问题。

在构造方面，NAND FLASH存储器是基于浮栅电荷存储实现数据的保存，如图1(a)所示。然而，在数据保存期间，NAND Flash存储器的浮栅电荷泄漏导致浮栅电荷数量减少，如图1(b)所示，浮栅电荷的丢失将会导致数据错误产生，如图1(c)所示，浮栅电荷损失不断积累，导致数据保持错误。随着NAND FLASH工艺尺寸不断缩小，NAND Flash存储器的存储单元浮栅结构的几何尺寸不断缩小，导致浮栅电荷存储数量的降低，与此同时，MLC技术的运用使得数据对浮栅电荷数量的变化更加敏感，从而导致数据保持误码率的迅速增加。

NAND FLASH存储器浮栅电荷的丢失速率与其存储单元所经受的编程/擦除次数有密切关联。在对NAND Flash存储器单元进行编程/擦除操作过程中，施加于存储单元隧穿氧化层上的强电场将会诱发氧化层缺陷的产生，从而造成隧穿氧化层绝缘性能下降，从而使浮栅电荷的逃逸几率增加。在NAND Flash存储器的高磨损区域，存储单元隧穿氧化层缺陷不断积累，使数据保存期间浮栅电荷数量迅速下降，从而引发严重的数据保持错误。

随着NAND Flash存储器工艺尺寸不断缩小以及MLC技术的广泛运用，高磨损区域中过高的数据保持错误率已经成为制约NAND FLASH数据可靠性的关键因素。如图2所示为一款典型的商用MLC NAND FLASH存储器的数据保持误码率与存储单元编程/擦除次数以及数据存储时间的变化趋势的曲线示意图。在数据保存期间，NAND Flash存储器数据保持错误随存储单元编程/擦除次数以及数据的存储时间的增加而迅速升高，而存储单元的磨损程度对数据保持错误率具有显著影响。如图2所示，在经历4年的数据保存时间后，经历过6000次编程/擦除的NAND Flash存储器，其数据保持错误率是经历3000次编程/擦除情况下的7倍。高磨损区域中过高的数据保持错误率已经成为制约NAND FLASH数据可靠性的关键因素。

在实际系统应用中，根据不同的应用场合以及数据类型，数据的可靠保持时间需求有很大差异。其中，对于电影、音乐、归档文件、备份文件等数据类型，在系统创建后，往往很长时间并不对其进行更改与刷新操作，同时系统要求在很长的时期内实现该类数据的可靠保存。由于保持时间需求较长，在数据的存储过程中，该类数据的可靠性问题成为NANDFlash存储器所面临的重要挑战之一。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明需要提出一种NAND Flash存储系统保存期间数据分步加重方法，该方法可以减少数据保持错误率，提升数据存储可靠性。