[发明专利]一种改善Flash磨损寿命的方法、控制装置及存储系统

说明书

本发明公开了一种改善Flash磨损寿命的方法、控制装置及存储系统，该方法包括：收集各个Flash芯片上不同Block/Page的原始误码率RBER和纠正误码数CBE；当RBER增加到一定程度时，计算得到相应Block/Page的最优读电平阀值并写入相应的Flash芯片；并根据CBE将空闲的Block/Page进行分类，将CBR较低的Block/Page分配给更新频率高的数据，将CBR较高的Block/Page分配给更新频率低的数据。本发明一方通过调整读电平阀值，使得RBER降低，另一方面通过匹配数据的更新特质与Flash的Endurance磨损能够延缓块的损坏速度，提高Flash的磨损寿命。本发明可应用于固态硬盘，磁盘阵列，固态缓存，分布式存储系统，大数据应用等诸多领域，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于存储技术领域，涉及一种提高NAND Flash磨损寿命的方法、控制装置及存储系统，尤其涉及的是利用原始误码率和纠错后误码率来自动适应Flash磨损带来的不良影响，通过调节读电平阀值(反馈策略)和匹配数据的更新特质与Flash的Endurance磨损(前馈策略)，来实现延长Flash寿命的目的。

背景技术

NAND Flash(闪存)是一种非易失性随机访问存储介质，基于浮栅(FloatingGate)晶体管设计，通过浮栅来锁存电荷，电荷被储存在浮栅中，它们在无电源供应的情况下仍然可以保持。NAND Flash芯片在磁盘系统中已经被广泛的应用，比如固态硬盘(SSD)，NVM-e固态硬盘，全闪存磁盘阵列等。常用的Flash芯片及技术有2D MLC NAND，2D TLCNAND，3D TLC NAND等。

NAND Flash芯片有多个Block(块)组成，Block是能够执行擦除操作的最小单元，通常由多个Page组成；Page是能够执行编程和读操作的最小单元，通常大小为4KB/8KB/16KB/32KB等。NAND Flash写入前必须擦除，Block擦除1次后再写入1次称为1次PE Cycle，Endurance(耐久性)用于衡量NAND Flash的擦写寿命的可靠性指标；Endurance指的是在一定的测试条件下NAND Flash能够反复擦写数据的能力，即对应NAND Flash的PE(Program/Erase)Cycle。

NAND Flash的原始误码率RBER通常较高，需要采用ECC(Error Correcting Code)纠错码进行纠错处理。常用的纠错码有BCH，RS，以及在Flash控制器使用最为广泛的LDPC码。其中，低密度奇偶校验码(LDPC)被认为是可以达到逼近香农极限(Shannon Limit)的帧差错率(Frame Error Rate,FER)的一类编码。对于这一类编码，要应用于NAND闪存，要求它必须不仅可以出色地解码而且适合在大规模集成电路(VLSI)上实现。准循环LDPC码(QC-LDPC)就可以满足这两点要求。QC-LDPC的H矩阵含有循环矩阵，不仅具有很好的纠错性能，循环矩阵的结构也利于VLSI实现。