[发明专利]一种降低闪存误码率的编、解码器和编、解码方法

说明书

本发明公开了一种降低闪存误码率的编、解码器和编、解码方法，属于闪存芯片编译技术领域。本发明编码器在写数据时，判断写入热数据中“1”的个数是否超过半数，是则翻转热数据后写入闪存；判断写入冷数据中高页数据中“1”或低页数据中“0”的个数是否超过半数，是则翻转冷数据后写入闪存；本发明解码器在读数据时，分析读数据的翻转状态，若翻转状态中“1”的个数超过半数，则将读数据进过翻转后输出；否则直接输出读数据。本发明还是实现了一种降低闪存误码率的编、解码方法。本发明技术方案降低了闪存中数据的出错概率，降低原始误码率，为现有纠错码方案提供更准确的输入，提高译码成功率，从而进一步提高闪存可靠性。

技术领域

本发明属于闪存芯片编译技术领域，更具体地，涉及一种降低闪存误码率的编、解码器和编、解码方法。

背景技术

NAND闪存是一种非易失性存储介质，具有体积小，存储密度高，耗电量低，读写较快等优点，适合大容量存储，在存储领域具有广泛应用。随着技术的发展，NAND闪存的尺寸越来越小，每个单元存储的数据位也越来越多，这虽然提高了数据的存储密度，但是也使得闪存的可靠性和耐久性越来越低，误码率越来越高。

闪存中的错误类型主要由四种：擦除错误(Erase Error)、编程干扰 (ProgramInterference Error)、读错误(Read Error)和保留错误(Retention Error)。其中擦除错误、编程干扰和读错误分别来自擦除、写和读三种闪存基本操作，保留错误由闪存浮栅层中电子泄漏引起。闪存中数据主要受到编程干扰和保留错误影响。数据刚写入闪存中时，主要受编程干扰影响，随着数据在闪存中保留时间的增加，受到保留错误的干扰越来越严重。在一段时间后，保留错误的影响超过编程干扰，成为闪存中数据错误的主要来源。所以对于更新热度高的热数据，主要受到编程干扰影响，对于更新热度低的冷数据，主要受到保留错误影响。

如图1所示，在多层闪存(MLC NAND Flash)中，一个存储单元存储 2bit数据，存储单元浮栅层中电子数目变化会引起阈值电压变化，根据存储单元阈值电压的大小，可以把存储单元分为ER、P1、P2和P3四个状态，分别代表11、10、00和01四种数据。11状态为原始状态，此时存储单元浮栅层中没有电子，随着电子数目增加，阈值电压往后变化。每个状态的两个位属于不同的两个页，前面的位称为低位，属于低页数据，后面的位称为高位，属于高页数据。对于MLC的保留错误，主要由存储单元中的电子泄露引起，存储单元中的电子数越多越容易引起电子泄露，所以P2和P3 状态更容易发生保留错误。对于MLC中的编程干扰，主要由于存储单元中注入了过多的电子引起，存储单元中的电子数越少受到编程干扰的影响越严重，所以ER和P1状态更容易发生编程干扰。

在MLC NAND Flash实测中，保留错误中P3→P2和P2→P1占主要比例，分别是46％和44％；编程干扰中ER→P1和P1→P2占主要比例，分别是70％和24％。对于保留错误，01→00和00→10占主要部分，其中01 →00发生高位错误，错误状态高位为1；00→10发生低位错误，错误状态低位为0。所以闪存单元中高位为1或低位为0的状态更容易受到保留错误影响。对于编程干扰，11→10和10→00占主要部分，其中11→10发生高位错误，错误状态高位为1；10→00发生低位错误，错误状态低位为1。所以闪存单元中高位为1或低位为1的状态更容易受到编程干扰影响。

归纳可知，对于更新热度较高的热数据，主要受到编程干扰影响，高页数据或低页数据为1出错概率较高；对于更新热度较低的冷数据，主要受到保留错误影响，高页数据为1或低页数据为0的出错概率较高，如图2所示。

现有技术提高闪存可靠性的方案主要是用纠错码，比如采用LDPC码或BCH码对闪存中的出错数据进行纠错，但是不能降低闪存中数据的出错概率，不能降低原始误码率。

发明内容