一種用于3D TLC NAND的彈性糾錯方案

由于3D結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，可能會發(fā)生多種錯誤。特別是在高容量系統(tǒng)中，這些問題需要NAND閃存控制器和先進的糾錯算法。

在 NAND 工藝開發(fā)中，2D NAND 在大約 10 納米處達到了極限。由于平面NAND技術(shù)的浮動門內(nèi)部的電子較少，因此3D NAND結(jié)構(gòu)正在成為大容量存儲系統(tǒng)的主流。

3D NAND結(jié)構(gòu)將平面浮動門旋轉(zhuǎn)90度，并將許多層堆疊在一起以增加容量。3D NAND市場的大多數(shù)參與者 - 包括三星，東芝/ WD，美光，海力士和英特爾 - 現(xiàn)在批量生產(chǎn)64層三電平單元（TLC）NAND，芯片容量為256 Gb。

利用 ECC 克服 3D NAND 的復(fù)雜性

由于3D結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，可能會發(fā)生多種錯誤。這些問題包括逐層讀取干擾、寫入干擾和數(shù)據(jù)保留問題。特別是在高容量系統(tǒng)中，所有這些問題至少需要NAND閃存控制器，更具體地說，需要先進的糾錯算法。

遺憾的是，多級單元 （MLC） NAND 技術(shù)中使用的傳統(tǒng)博世-喬杜里-霍昆海姆 （BCH） 糾錯碼 （ECC） 算法對于 3D TLC NAND 來說是不夠的。需要更強大的低密度奇偶校驗 （LPDC） ECC 算法。

LPDC ECC 使用硬件和軟件機制來糾正位錯誤。硬件機制可以糾正每 1 KB 超過 120 位的錯誤，而軟件機制使用更復(fù)雜的糾錯方法來解決幾乎兩倍的錯誤。但是，盡管它們更強大，但基于軟件的ECC操作需要更長的時間來執(zhí)行。

除了硬件和軟件校正機制外，3D NAND還需要一種防止大規(guī)模數(shù)據(jù)丟失的方法。這意味著必須在NAND控制器內(nèi)部實現(xiàn)RAID功能，該功能可以解決LPDC ECC算法無法糾正的錯誤，例如整頁錯誤或多個數(shù)據(jù)頁的損壞。當然，此RAID功能需要一些額外的內(nèi)存用于奇偶校驗和額外的計算資源，但為了確保SSD上的數(shù)據(jù)是安全的，這是非常值得的。

3D TLC NAND 器件的安全數(shù)據(jù)序列

圖 1 顯示了固態(tài)硬盤控制器的 LDPC ECC 序列，包括上述 RAID 功能。在步驟中，SSD 控制器必須實現(xiàn)的 ECC 序列如下所示：

首先使用硬件機制（硬件決策）

如果步驟 1 失敗，請嘗試實現(xiàn)不同的 Vth（NAND 狀態(tài)的電壓電平）以獲得最低的誤碼率，也稱為讀移或讀取重試

接下來，實施軟件機制（軟件決策）來糾正錯誤

如果所有其他方法都失敗了，請使用內(nèi)部 RAID 功能

圖 1.在 3D TLC NAND 控制器上實現(xiàn)此 ECC 方案提供了一個糾正位錯誤的過程，該錯誤從資源密集程度最低變?yōu)楣δ茏顝姶蟆?/p>

更可靠的 3D 薄型液晶顯示器

3D TLC NAND代表存儲介質(zhì)中的拐點，提供更低的每比特成本和更少的占用空間。然而，為了使市場擴展到嵌入式行業(yè)，該技術(shù)需要為位糾錯提供一套可持續(xù)的、可擴展的解決方案。

通過實現(xiàn)上述LPDC ECC序列，該序列以NAND控制器上強大的RAID功能終止，UDInfo認為，對于未來基于3D TLC的NAND設(shè)備，可以保證SSD質(zhì)量和數(shù)據(jù)完整性。

審核編輯：郭婷