[发明专利]温度辅助的NAND闪存管理

说明书

提供了用于在非易失性存储系统中进行温度辅助的非易失性存储设备管理的系统、装置和方法。在一个实施例中，一种非易失性存储系统可以包括温度传感器、非易失性存储设备和处理器。该处理器可以被配置为从温度传感器获取读出，基于该读出为非易失性存储设备生成预测的实时片内温度，基于该预测的实时片内温度生成用于读取存储在非易失性存储设备中的数据的估计的阈值电压，并使用该估计的阈值电压为起点进行参考电压的局部扫描以获得具有最小读取比特误码率的最终读取参考电压。

技术领域

本公开内容涉及NAND闪存设备的管理和实现，尤其涉及温度辅助NAND闪存设备的管理。

背景技术

固态硬盘(SSD)的出现在一定程度上推动了现代计算系统的发展，固态硬盘(SSD)的速度和延迟性能比传统硬盘更高。与依靠磁性来存储数据的硬盘不同，固态驱动器使用NAND闪存设备来实现数据存储。NAND闪存设备是通过先进的工艺和封装技术制造的集成电路系列，可实现多层存储单元垂直堆叠到较小面积的颗粒和封装中，从而实现高存储容量。

随着新的NAND闪存工艺技术的突破，例如多层单元(MLC)和三层单元(TLC)，SSD的存储容量得到了提高。然而，由于阈值电压间隔的减小，新技术的突破也带来了新的挑战，即增加的比特误码率和缩短的器件寿命。代表每个存储状态的电荷电平通常处于具有均值和方差的高斯统计分布中，其中相邻分布之间的边界表示可以实现最小读取比特误码率的读取参考电压的最佳电平。

NAND设备的寿命和可靠性也显示出对温度的极大依赖性。一方面，保留误差随着温度的升高而增加。另一方面，阈值电压随着较高的编程温度而增加，这有助于降低误码率并提高可靠性。

大多数现有的NAND闪存设备都包括温度传感器。传感器输出可以由存储控制器以大约几百微秒的延迟读出。最初设计此功能是为了防止过热，并且由控制器执行NAND温度传感器的读出效率不是很高，因为在读出期间数据总线的使用将受到限制，从而导致常规编程和读取操作的更长的延迟和减少的带宽。

如果没有及时准确地读取NAND温度，则当控制器意识到由于温度变化而导致的潜在阈值电压偏移时，SSD控制器通常采用暴力读取重试方法，即增量扫描基准电压，直到找到在最低比特误码率的最佳电压电平为止。这种方法很简单，但通常很耗时，因为电压扫描通常可能需要5到20次读取重试迭代。另外，当阈值电压变化更为明显时，增量电压扫描可能会指向错误的方向，从而无法收敛得到解。

在现代SSD中，在本领域中需要一种具有实时温度的设置和优化NAND参考电压的解决方案。

发明内容

本公开提供了一种温度辅助硬件技术，以在不牺牲NAND数据总线带宽的情况下主动地监视和建模NAND设备的温度。在示例性实施例中，提供了一种方法，该方法可以包括：从非易失性存储系统中的温度传感器获得读出，基于该读出为存储器系统中的非易失性存储设备生成预测的实时片内温度，基于该预测的实时片内温度生成用于读取存储在非易失性存储设备中的数据的估计的阈值电压，并使用该估计的阈值电压为起点进行参考电压的局部扫描以获得具有最小读取比特误码率的最终读取参考电压。

在另一个示例性实施例中，提供了一种非易失性存储系统。该非易失性存储系统可以包括非易失性存储设备、温度传感器和处理器。该处理器可以被配置为从温度传感器获取读出，基于该读出为非易失性存储设备生成预测的实时片内温度，基于该预测的实时片内温度生成用于读取存储在非易失性存储设备中的数据的估计的阈值电压，并使用该估计的阈值电压为起点进行参考电压的局部扫描以获得具有最小读取比特误码率的最终读取参考电压。