[發明專利]一種用于閃存胞元不可靠狀態消除的等長編解碼方法

有效

• 申請號: 202110672532.X
• 申請日: 2021-06-17
• 公開（公告）號: CN113342569B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 魏德寶;張京超;樸哲龍;馮驊;喬立巖;彭喜元
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06F11/10
• 分類號: G06F11/10;G11C29/42
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張宏威

本發明提出了一種用于閃存胞元不可靠狀態消除的等長編解碼方法，通過編碼器對胞元數據預處理，再將多級胞元所有狀態等分為4組，然后根據碼段中的狀態組合得到重映射編碼方法；將重映射編碼后的信息存儲到閃存的不同塊中：解碼器根據標志位將經過步驟三的3胞元碼段反映射為原始數據；本發明基于等長編碼的特性保證了所有碼字的碼長都相等，即原始數據流不會因為存儲的調制數據中的比特翻轉而發生竄動，實現一種以消除目標狀態的數據形式對多級胞元閃存進行數據存儲的編解碼方法。對于MLC型閃存可消除一種狀態，對于TLC型閃存可消除兩種狀態。

技術領域

本發明屬于固態存儲領域，具體地，涉及一種用于閃存胞元不可靠狀態消除的等長編解碼方法。

背景技術

目前的固態存儲以MLC(Multi-Level Cell，每個胞元中存儲2位信息)、TLC(Trinary-Level Cell，每個胞元中存儲3位信息)這兩種多級胞元NAND閃存為主，其可靠性與其寫入數據后的胞元閾值電壓分布特征密切相關，本發明專利涉及對寫入NAND閃存的數據形式進行調制，通過優化閾值電壓分布在相同的寫入面積內盡可能將胞元編程到更可靠的狀態，可以在多種存儲應用場景中明顯提高NAND閃存數據存儲的可靠性。

隨著數據中心、物聯網、移動設備等技術的發展，人們對數據存儲的需求呈現出爆炸式的增長，其中NAND閃存因其低位成本和高集成度等優勢成為實現非易失性存儲的主流介質。近年來，閃存制造商采取了3D堆疊技術、多級胞元技術等集成工藝創新來維持存儲介質容量的發展，然而，這也對NAND閃存可靠性提出了新的挑戰。

大量研究表明，多級閃存的各胞元狀態可靠性之間存在明顯差異，因而可以通過優化閃存閾值電壓分布來實現閃存可靠性的提升，即在相同的寫入面積將閃存胞元盡可能編程到更可靠的狀態從而降低整體的錯誤率。現有的實現狀態消除的數據調制方法是基于變長編碼的，其缺陷是，發生在閃存中的比特翻轉在解碼后可能會導致碼長的變化，進而導致存儲數據中關鍵位的位置發生竄動。

發明內容

本發明提出了一種用于閃存胞元不可靠狀態消除的等長編解碼方法，提出的編解碼方法實現了基于等長編碼的狀態消除數據調制，即所有的碼長都相同，其保證了發生在閃存中比特翻轉翻映射后不會導致碼長的變化，進而保證了存儲數據中關鍵位的位置不會發生竄動,從而抑制多種主要的狀態轉換類型引入的錯誤。

本發明是通過以下方案實現的：

一種用于閃存胞元不可靠狀態消除的等長編解碼方法，

所述方法包括以下步驟：

步驟一：通過編碼器對胞元數據預處理；

步驟二：將多級胞元所有狀態等分為4組，記為G_i，其中i＝1，2，3，4；設其中一組中的狀態為目標消除的狀態Y，用2-bit的標志位Flag(i)分別標記這4組，即Flag(i)分別取00，01，10和11；根據碼段中的狀態組合得到重映射編碼信息；

步驟三：將重映射編碼后的信息存儲到閃存的不同塊中；

步驟四：解碼器根據標志位將經過步驟三的3胞元碼段反映射為原始數據。

進一步地，

編碼器向閃存中寫入一個塊的數據后，根據閃存實際應用場景向存儲的數據施加錯誤應力，并在全測試周期中統計各種狀態轉換數量，進而確定目標消除的不可靠狀態。

進一步地，

將原始數據流按字線長度進行劃分后，取3胞元作為一個編碼的碼段，

從i＝1開始逐次遞增檢索，所述3胞元的碼段中至少有1組狀態沒有出現，設最先檢索到的組為第k組，X是第k組中的狀態，則對編碼的3胞元碼段進行重映射Y→X后，再與2-bit標志位Flag(k)一起寫入NAND閃存。

進一步地，