[发明专利]一种提高闪存芯片纠错码使用效率的方法、系统及控制器

说明书

技术领域

本发明涉及存储器与计算机体系技术领域，更具体地涉及一种提高闪存芯片纠错码使用效率的方法和固态存储系统控制器。

背景技术

作为唯一主流的固态非挥发数据储存技术，闪存已经成为了全球半导体产业体系中发展最为迅速的一环。2010年市场研究报告显示，闪存产品的市场已突破200亿美元。基于闪存芯片的固态存储系统主要包含一个固态存储系统控制器芯片和一个以上闪存芯片。闪存芯片的基本信息存储单元是浮栅金属氧化物半导体晶体管 (Floating-Gate Transistor)。浮栅金属氧化物半导体晶体管的阈值电压可以通过注射一定数量的电子进入浮栅而改变。因此，通过对浮栅内电子数目的精确控制，每个信息存储单元，即浮栅金属氧化物半导体晶体管，可储存多个比特信息。精确控制浮栅内电子数目的过程通常被称为编程。在每一个信息存储单元可以被编程之前，其浮栅内的所有电子必须被移走，从而使得其阈值电压被置为最低，这个过程被称为擦除。闪存芯片内的信息存储单元阵列被划分为多个存储块，而每个存储块包含多个存储页面。每个存储块内的所有存储单元必须被同时擦除，但存储单元的编程和读取则以页面为存储单位。

由于闪存芯片生产过程中不可避免地存在制程变差（process variation），并且随着制造工艺的不断精细化，制程变差的程度会越来越严重，尤其是不同闪存芯片之间的制程变差。制程变差会使得不同存储页面具有不同的电子特性，以至于不同的存储页面会具有很大不同的噪音容限。在现有设计中，固态存储系统控制器在对每一帧用户数据进行单独的纠错码编码后，直接储存于一个存储页面内，所有数据存储均使用同一纠错码。由于不同存储页面具有不同的噪音容限，所使用的纠错码必须含有足够多的编码冗余、以实现足够强大的纠错能力从而能够容忍最差可能的存储页面噪音容限。所以，每一存储页面内必须相应包含足够多的冗余存储单元以储存编码冗余。显然，由于大多数的存储页面的噪音容限会远远好于最差可能的存储页面噪音容限，所使用的纠错码的纠错功能对于大多数的存储页面来说并没有完全发挥出来，导致了较低的纠错码使用效率，使得现行产品设计没有充分利用纠错码的纠错功能来优化系统的可靠性和使用寿命。

这样，提高闪存芯片的纠错码使用效率，优化固态存储系统的可靠性和使用寿命势在必行。

美国专利公开号US2008/0168319揭示了一种方法，其能提高闪存芯片纠错码的使用效率。具体地，该方法利用纠错码控制器来编码及解码快闪存储器的数据，纠错码控制器包括纠错码编码器和纠错码解码器，其中纠错码编码器包含第一编码器和第二编码器，纠错码解码器包含第一解码器、第二解码器和解码控制器。针对每一写入数据，第一编码器产生第一纠错码数据，而第二编码器也产生第二纠错码数据，其中第二纠错码数据的长度大于第一纠错码数据的长度，针对每一读取数据，第一解码器解码第一纠错码码字，若第一纠错码码字的错误超过第一解码器的纠正能力，第二解码器便解码第二纠错码码字。虽然该方法通过第一编码器和第二编码器产生不同的纠错码数据，能将数据经过不同的纠错码数据进行编码后分散式地存储于不同存储页面内，可缩小不同编码数据存储所面临的噪音容限之间的差别，纠错码的使用效率较高，然而，该方法需要包含两个编码器产生不同的纠错码数据和两个解码器产生不同的纠错码码字，致使方法实现成本偏高，应用受限。