[發明專利]一種基于自恢復效應的NAND Flash存儲可靠性優化方法

在審

• 申請號: 201811340564.4
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109582224A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 魏德寶;喬立巖;郝夢琪;馮驊;彭喜元
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

本發明公開了提出了一種基于自恢復效應的NAND Flash存儲可靠性優化方法，該方法不僅考慮數據塊的P/E次數，當數據塊P/E次數相等時，優先選擇上次寫入時間最早的數據塊，以此可延長數據的駐留時間。本發明目的在于通過存儲數據塊所經歷的P/E次數并存儲該塊上次寫入數據的時間，來研究磨損程度不同的塊在不同程度的自恢復效應時數據駐留錯誤的變化規律，從而提高NAND Flash的可靠性。

技術領域

本發明涉及涉及固態存儲技術領域，更具體的說是涉及一種基于自恢復效應的NAND Flash存儲可靠性優化方法。

背景技術

固態硬盤(Solid State Drives,SSDs)內部是由多片NAND Flash芯片組成的。SSDs具有抗震性強、速寫速度快等優良特性，目前已經廣泛應用于大規模數據中心、個人電腦和移動存儲設備等領域。為提高SSDs的存儲容量和降低其單位存儲成本，NAND Flash也逐漸從單層單元(Single Level Cell,SLC)發展到多層單元(Multi-level Cell,MLC)。在相同體積下，MLC/TLC臨近狀態的閾值電壓間距會明顯變小。

NAND Flash芯片生產工藝的提高在降低單位存儲成本帶來高性價比的同時，導致相鄰閾值電壓間距逐漸變小，不可避免地帶來NAND Flash存儲可靠性的降低。影響NANDFlash存儲可靠性的錯誤類型宏觀上主要表現為數據駐留錯誤、編程干擾錯誤和讀錯誤和擦除錯誤四種。其中，長期數據駐留錯誤是最主要的一種錯誤類型。駐留錯誤與兩種因素有關：一是應力導致浮柵產生漏電流；二是電荷從隧道氧化層逃逸出來。這些因素導致閾值電壓產生負向移動。數據駐留錯誤隨著P/E周期次數的增加或駐留時間的增加而增加。

NAND Flash芯片在經歷過大量P/E操作后，由于每次P/E操作均會在浮柵和基底之間產生強電場，使電荷穿過隧道氧化層，使得原本絕緣的隧道氧化層捕獲電荷，隧道氧化層絕緣能力下降，NAND Flash芯片可靠性降低。而在每次P/E 間隔之間，隧道氧化層捕獲的電荷會緩慢地逃逸出去，使得NAND Flash絕緣氧化層的性能得到部分恢復，這就是自恢復效應。

因此，如何得出存儲芯片P/E在不同程度自恢復效應下的錯誤規律，從而進一步提出應對方法以明顯提高NAND FLASH的可靠性是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于自恢復效應的NAND Flash可靠性優化方法，目的在于通過存儲數據塊所經歷的P/E次數并存儲該塊上次寫入數據的時間，來研究磨損程度不同的塊在不同程度的自恢復效應時數據駐留錯誤的變化規律，從而提高NAND Flash的可靠性。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于自恢復效應的NAND Flash存儲可靠性優化方法，包括以下步驟：

步驟一：準備進行數據寫入操作；

步驟二：遍歷信息存儲表，找到P/E次數最少的數據塊；

步驟三：判斷所找到的P/E次數最少的數據塊是否唯一；

步驟四：若唯一，則直接將數據寫入所述P/E次數最少的數據塊；若不唯一，則在具有相同P/E次數的數據塊內遍歷查找，找出停留時間最長的數據塊，最后將數據寫入停留時間最長的數據塊；

步驟五：更新信息存儲表中數據塊的P/E次數及上次寫入時間。

優選的，步驟一具體包括：

將待寫入的數據按頁放入數據總線，并置數據有效，等待被寫入目標地址。

優選的，所述信息存儲表中存儲有每個數據塊的P/E次數，及上次寫入時間。

優選的，步驟二具體內容包括：