[发明专利]具有可变码率的存储设备

说明书

发明概述

本公开的各种实施例一般针对存储器(诸如但不限于闪存)中的数据管理。

根据一些实施例，装置具有固态非易失性存储器和处理电路，所述处理电路经配置以将数据写入存储器的选定位置。数据以多位码字的形式配置，每个码字包括用户数据有效载荷和相关的奇偶性数据，所述奇偶性数据用于校正用户数据有效载荷中的一个或多个位错误。响应于对所选位置的访问操作的累积数量或和所选位置相关的错误率中的至少选择一个，处理电路调整码字的尺寸、用户数据有效载荷的尺寸或奇偶性数据的尺寸中的至少所选一个。

根据如下详细讨论和附图，可以理解表征各个实施例的这些和其他特点。

附图描述

图1提供根据各种实施例的经配置以与主机设备进行通信的数据存储设备的功能框图表示。

图2是图1的闪存阵列的部分的示意描述。

图3示出闪存阵列的擦除块的示例性格式。

图4示出经配置成碎片收集单元(GCU)的多个擦除块。

图5表示在根据一些实施例格式化的码字中，将数据存储到图3-4的擦除块。

图6示出在图5中具有奇偶性数据和用户数据有效载荷的不同的各自量的码字的不同编码索引。

图7是根据一些实施例可操作的码字控制电路以将数据配置为图5-6提出的码字的功能框图表示。

图8图形化地示出在图1的设备的工作寿命期间的误码率(BER)和码索引。

图9图形化地示出在设备的工作寿命期间写入放大(WA)数据。

图10显示多级单元(MLC)的不同种群。

图11表示了写入到图2的阵列中的闪存单元的同一行的数据的两个不同页面。

图12示出用于另一个实施例的不同编码索引，其中奇偶性数据尺寸增加，并且用户数据有效载荷尺寸保持恒定。

图13示出用于另一个实施例的不同编码索引，其中用户数据有效载荷减少，并且奇偶性数据尺寸保持恒定。

图14示出用于另一个实施例的不同编码索引，其中用户数据有效载荷和奇偶性数据尺寸经过调整。

图15是示出根据各种实施例的由图1的设备执行的步骤的VARIABLE CODE RATE(可变码率)例程的流程图。

详细描述

本发明一般涉及管理在存储模块中存储的数据，诸如但不限于数据存储设备的闪存存储器。

各种各样的数据存储存储器在本领域中已知。一些存储器采用固态存储器单元的形式，其与浮置栅极结构上的累积电荷量相关地存储数据，诸如闪存。在新数据可以被写入到给定的闪存存储器位置之前通常需要擦除操作。

闪存存储器单元可以被配置为单层单元(SLC)，以便每个单元存储单个位(例如，逻辑0或1)，或作为多层单元(MLC)，以便每个单元存储多个位(2位或更多)。MLC在单元的相同分组(例如，行)中存储不同的数据块。沿行的单元的编程状态的最低有效位(LSB)可以表示数据的第一个块(页面)，以及沿行的单元的编程状态的最高有效位(MSB)可代表第二页数据。

数据可以用户数据有效载荷和相关联的奇偶性数据的形式存储在闪存存储器中。奇偶性数据(有时一般被称为纠错码(ECC))使得能在读取操作期间在有效载荷中检测和校正直到所选数量的位错误。奇偶性数据可以采取各种形式，诸如BCH(博斯-乔赫里-霍克文黑姆(bose、Chaudhuri和hocquenghem))码、里德-所罗门(Reed Solomon)ECC码、LDPC(低密度奇偶校验)码、海明码、校验和等。

当存储器随着时间经历越来越多的编程/擦除(PE)周期时，闪存存储器倾向于具有相对有限的使用寿命，并且可以表现出增加的误码率(BER)。在一些情况下，确定预计出现在存储器的运行寿命结束时的最坏情况的BER率。采用的奇偶方案能检测并校正最坏情况的BER水平，并且该奇偶校验方案用于存储器的整个操作寿命。

虽然可操作，但该方案从资源的角度来看浪费的，因为存储器的操作寿命的早期和中期部分将倾向于具有比奇偶性方案的能力大大降低的BER水平。此外，存储器的总体数据容量减少，因为奇偶性数据存储空间大于绝对必要的存储空间，这减少了存储用户有效载荷数据的可用空间。

因此，本发明的各种实施例一般针对用于管理存储器(诸如但不一定限于闪存存储器)中的数据的装置和方法。