[发明专利]一种NAND闪存存储设备及其数据恢复方法

说明书

技术领域

本发明属于NAND闪存存储设备技术领域，尤其涉及一种NAND闪存存储设备及其数据恢复方法。

背景技术

近些年来，随着NAND闪存存储密度的提高和成本的降低，大容量的NAND闪存存储设备的应用越来越广泛。NAND闪存存储设备比基于磁盘的存储设备有很多优点，比如：较少的功耗、更好的抗物理撞击性和电磁兼容性、更小的物理尺寸、以及更轻的重量。NAND闪存广泛应用于手持设备，比如：媒体播放器、移动电话、平板电脑、便携音乐播放器等。最近几年，NAND闪存的应用扩展到个人电脑，笔记本电脑，数据中心等。并且随着半导体工艺特征尺寸的进步和单位存储单元价格的降低，NAND闪存存储单元有可能取代硬盘驱动器（HDD），从根本上改变电脑系统的存储方式。

NAND闪存的存储单元在结构上是由浮栅晶体管组成，浮栅晶体管以类似于与非门的形式串连在一起。NAND闪存可以分为单阶存储单元(Single-level cell,SLC)和多阶存储单元(Multi-level cell,MLC)，所述单阶存储单元每个浮栅晶体管存储1比特的数据，所述多阶存储单元每个浮栅晶体管存储多比特数据。相对于单阶存储单元，多阶存储单元有以下缺点：1、寿命短（endurance），某些情况下，寿命只有SLC的1/10；2、访问速度慢，读取和写入的速度要比SLC慢很多；3、MLC一个存储单元可以存储多个有效数据位，可靠性大大降低。但是MLC具备存储密度高和成本低的特点，这使得MLC的应用远比SLC要广泛。

一个NAND闪存中包括一定数目的块（block），一个块可以进一步分为一定数目的页（page），一个块可以包含32，64，128，……个页，一个页中的数据大小可以是512Byte，1K Byte，2K Byte等。NAND闪存存储单元有三种基本操作：读、写、擦除。读和写以页为单位，擦除以块为单位。另外NAND闪存具有有限的寿命。存储单元在一定次数的擦除循环之后便会损坏。通常，单阶存储单元的NAND闪存（SLC）的擦除循环次数是100,000，多阶存储单元的NAND闪存（MLC）的擦除循环次数是3,000到10,000。

所有NAND闪存都受位交换现象的困扰。在某些情况下（擦除次数还没有达到寿命极限的时候，MLC发生的次数要比SLC多），一个比特位会发生错误，从这个比特位读出的数据与之前写入的数据不同。

一位的变化可能不是很明显，但是如果发生在一个关键文件，比如操作系统、配置文件或者其它敏感信息上，这个小小的故障可能导致严重的后果。因此在NAND闪存存储设备中必须采用错误检测/错误纠正（Error Correcting Code，ECC）算法。但是，当NAND闪存中错误的数据超出错误检测/错误纠正的能力的时候，就会导致严重的后果。怎样进一步保证NAND闪存的可靠性仍然是一个值得进一步研究的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种NAND闪存存储设备及其数据恢复方法，旨在解决采用传统的错误检测/错误纠正方法不能对部分数据进行恢复的问题。

本发明是这样实现的，一种NAND闪存存储设备的数据恢复方法，包括以下步骤：

步骤1：NAND闪存存储设备设置若干个通道，每个通道内设置若干个NAND闪存；所述通道包括数据通道和保护通道，所述数据通道用于存储数据，所述保护通道用于存储检验码，所述数据通道的个数大于或等于所述保护通道的个数；

步骤2：采用错误检测/错误纠正的算法对所述数据通道的数据进行恢复；

步骤3：在所述步骤2失效时，采用通道间异或算法对所述数据通道的数据进行恢复。

进一步地，所述数据通道的NAND闪存为单阶存储单元或多阶存储单元。

进一步地，所述步骤3中通道间异或算法包括以下步骤：

步骤31：设其中一组数据通道为A1、A2、……、An，该组数据通道所对应的保护通道为PA、QA、……、XA，其中数据通道的个数为n，保护通道的个数为m，n≥m；