[发明专利]一种数据读取方法及装置

说明书

本申请公开了一种数据读取方法及装置，以解决现有的LDPC纠错机制需要较长的读取时延和解码时延，影响闪存的读性能的问题。该方法为：闪存控制器接收到读取指令时，在待读取数据所在页加载预设参考电压，获取待读取数据所在页中存储元的第一电压状态信息；闪根据第一电压状态信息对待读取数据进行解码，确定解码失败时，判断待读取数据所在页所属块的编程擦除次数是否小于预设阈值，以判断继续加载电压的位置是位于预设参考电压左侧还是右侧，以此减少错误率较低的一边冗余的参考电压，提高LDPC解码性能。

技术领域

本申请涉及存储技术领域，尤其涉及一种数据读取方法及装置。

背景技术

由于良好的随机访问性能、低密度、低功耗等优点，闪存存储系统成为重要的存储介质广泛地应用于嵌入式系统、便携式笔记本、数据中心等设备中。

存储元通过存储一定量的电荷来表示数据，以每存储元存储2比特的多级存储元(Multi-Level Cell，MLC)为例，存储元有4种电压状态，当闪存数据不存在错误时，四个电压状态彼此分开，没有交叉，如图1所示，然而，在保存时间、编程干扰等的影响下，存储元的电压可能会发生变化，电压状态发生偏移至相邻状态，如图2所示，由此发生数据错误，闪存可靠性变差。而随着闪存技术的不断发展，特别是随着单位存储元的存储比特增多，比如最新的6bit技术，和存储元尺寸的变小，比如最新的10nm技术，将使闪存可靠性变差的问题越来越明显。

因此，为了解决闪存可靠性的问题，当前普遍采用的解决方案是使用低密度校验码(Low-Density Parity-Check，LDPC)纠错机制，其纠错能力强，能够实现高错误率的纠错。具体的，LDPC解码通过置信传播算法实现，分为硬判决解码和软判决解码。如图1所示的存储元分布可采用硬判决解码，每两个相邻电压状态之间采用一个参考电压进行区分，每个存储元的电压与三个参考电压分别进行比较，确定自身的电压状态，获得每个存储元的电压状态信息。如图2所示的存储元分布可采用软判决解码，每两个相邻两个电压状态之间采用三个参考电压进行区分，将相邻两个电压状态之间的区域划分成更细粒度的子区域，确定每个存储元的电压状态时需要与九个参考电压进行比较，确定每个存储元的状态信息。由上可知，硬判决解码效率高，所需的读取时间和解码时间较短，但只能对错误率低的数据进行解码，当数据的错误率较高时需要通过软判决解码才能实现正确解码，因而需要更长的读取时延和解码时延。由于LDPC的特性是相邻两个电压状态之间的参考电压越多，解码能力越强，解码能支持解出错误率越高，因此，当LDPC纠错机制需要较长的读取时延和解码时延时，闪存的读性能受到一定影响。

如图3所示，闪存中存储元的电压状态分布可能左偏或者右偏，如果能根据电压状态的偏移情况设置参考电压，则此时的参考电压最优，读取数据的错误率降低，解码效率提高。然而，在数据读取时无法确定电压状态的实际偏移情况，因此无法直接确定出最优参考电压。为了确定最优参考电压，现有技术提出一种LDPC纠错机制的优化方法，在数据写入时，记录下处于各个电压状态分别对应的存储元数目，如图4所示，处于电压状态1的存储元数目为N1＝1015，处于电压状态1和电压状态2的存储元数目的和为N2＝2056，则可知处于电压状态2的存储元数目为2056-1015＝1040。在读取数据时，根据数据写入时统计的各个电压状态分别对应的存储元数目逐步调整参考电压，如图5所示，参考电压为RD1，假设在数据写入时低于RD1的存储元数目为N3，当前低于RD1的存储元数目大于N3，需要将参考电压左移，即将参考电压调整到RD2，进一步地判断当前低于RD1的存储元数目仍大于N3，则继续将参考电压左移，直至低于当前参考电压的存储元数目与N3的差距小于预设阈值，则将此时的参考电压作为最优参考电压，进一步地，再根据软判决解码将相邻两个电压状态之间的区域划分成更细粒度的子区域，因此，采用上述方法能够实现读取数据的错误率降低，解码效率提高。