對(duì)存儲(chǔ)在固態(tài)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。更特別地，本公開涉及對(duì)存儲(chǔ)在固 態(tài)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。
【背景技術(shù)】
[0002] 存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通常被編碼以確?？煽啃浴．?dāng)編碼的數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)介 質(zhì)中取回時(shí)，解碼器用來從編碼的數(shù)據(jù)中獲得原始數(shù)據(jù)。軟決策解碼器能夠提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 系統(tǒng)的可靠性，并且減少數(shù)據(jù)出錯(cuò)的數(shù)目。諸如對(duì)數(shù)似然比（LLR)信息的軟決策信息的生 成具有挑戰(zhàn)性并且是耗時(shí)的。因此，期望的是提供用于生成軟決策信息的更高效的機(jī)制。
【附圖說明】
[0003] 現(xiàn)在將參考附圖來描述實(shí)施本發(fā)明的各特征的系統(tǒng)和方法，在附圖中：
[0004] 圖IA示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的主機(jī)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的組合。
[0005] 圖IB示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的主機(jī)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的組合。
[0006] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用戶數(shù)據(jù)的編碼器和解碼器。
[0007] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的數(shù)據(jù)檢測(cè)器和解碼器。
[0008] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于生成軟決策信息的表格。
[0009] 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于生成軟決策信息的框架圖。
[0010] 圖6A-6D是示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的讀取所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的過程的流程 圖。
[0011] 圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的讀取所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的過程的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 雖然描述了一些實(shí)施例，但是這些實(shí)施例僅通過示例的方式提出，而不是要限制 保護(hù)范圍。事實(shí)上，本文所描述的新穎的方法和系統(tǒng)可以以各種其他方式來實(shí)施。此外，本 文所描述的方法和系統(tǒng)的形式上的各種省略、替代和改變可以不偏離保護(hù)范圍而做出。
[0013]
[0014] 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)能夠使用固態(tài)閃速存儲(chǔ)器以用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。隨著數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)容量 的增加，閃速存儲(chǔ)器的密度也在增大。隨著閃速存儲(chǔ)器的尺寸減小以及密度增大，單元間 干涉可能不利地影響所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的可靠性，并且增加數(shù)據(jù)出錯(cuò)的數(shù)目。誤差校正碼能夠 用來在將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)中之前對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。然而，由于固態(tài)存儲(chǔ)器在使用 過程中經(jīng)過編程/擦除循環(huán)以及降級(jí)，所以變得更加難以正確地提取存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的數(shù) 據(jù)。數(shù)據(jù)出錯(cuò)的一個(gè)原因在于，固態(tài)存儲(chǔ)器單元的不同存儲(chǔ)器狀態(tài)之間的裕度的減小，以及 伴隨的困難在于難以設(shè)置用于讀取的適當(dāng)?shù)碾妷洪撝狄员阏_地取回所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。將關(guān) 于所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的軟決策信息或軟信息提供給解碼器能夠提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的可靠性并 且減少數(shù)據(jù)出錯(cuò)的數(shù)目。由于例如變化的P/E循環(huán)數(shù)目、變化的讀取數(shù)目以及變化的工作 溫度，為針對(duì)固態(tài)存儲(chǔ)器生成諸如對(duì)數(shù)似然比（LLR)的軟決策信息帶來了挑戰(zhàn)。
[0015] 本發(fā)明的一些實(shí)施例涉及通過執(zhí)行多次讀取操作并且考慮到單元間干涉（ICI) 來對(duì)存儲(chǔ)在固態(tài)存儲(chǔ)器陣列中的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。在一些實(shí)施例中，針對(duì)具有單元間干涉的 固態(tài)存儲(chǔ)器生成諸如LLR的軟決策信息。軟決策信息能夠指示存儲(chǔ)器的可靠性。將軟決策 信息提供給檢測(cè)器，檢測(cè)器進(jìn)一步增強(qiáng)軟決策信息。在一個(gè)實(shí)施例中，軟決策信息是利用已 知數(shù)據(jù)及其對(duì)應(yīng)的多次讀取輸出而確定的。在一些實(shí)施例中，這是通過將已知的測(cè)試數(shù)據(jù) 寫入存儲(chǔ)器的一部分，并且此后對(duì)已知數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)和解碼來實(shí)現(xiàn)的。在其他實(shí)施例中，這 是通過對(duì)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器的部分中的先前未知的數(shù)據(jù)進(jìn)行成功地檢測(cè)以及解碼來實(shí)現(xiàn)的。因 此，改進(jìn)了可靠性，并且提高了性能。
[0016] 系統(tǒng)概沐
[0017] 圖IA示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的主機(jī)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的組合100A。 如圖所示，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)120A (例如，固態(tài)驅(qū)動(dòng)器）包括控制器130和非易失性固態(tài)存儲(chǔ)器 陣列150。固態(tài)存儲(chǔ)器陣列150可以包括閃速集成電路、硫?qū)倩颮AM(C-RAM)、相變存儲(chǔ)器 (PC-RAM或PRAM)、可編程金屬單元RAM(PMC-RAM或PMCm)、雙向聯(lián)合存儲(chǔ)器（OUM)、阻變式 RAM(RRAM)、NAND存儲(chǔ)器（例如，單級(jí)單元（SLC)存儲(chǔ)器、多級(jí)單元（MLC)存儲(chǔ)器、或其任意 組合）、NOR存儲(chǔ)器、EEPR0M、鐵電存儲(chǔ)器（FeRAM)、磁阻RAM(MRAM)、其他離散NVM (非易失性 存儲(chǔ)器）芯片、或其任意組合。在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)器陣列150包括兩位MLC NAND存儲(chǔ) 器。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)120A可以進(jìn)一步包括其他類型的存儲(chǔ)設(shè)備。
[0018] 控制器130可以被配置為從主機(jī)系統(tǒng)110的存儲(chǔ)接口模塊112 (例如，設(shè)備驅(qū)動(dòng) 器）接收數(shù)據(jù)和/或存儲(chǔ)存取命令。由存儲(chǔ)接口 112傳送的存儲(chǔ)存取命令可以包括由主機(jī) 系統(tǒng)110發(fā)布的寫數(shù)據(jù)命令和讀取數(shù)據(jù)命令。讀取命令和寫命令能夠指定用來訪問數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)系統(tǒng)120A的邏輯地址（例如，邏輯塊地址或LBA)?？刂破?30能夠執(zhí)行固態(tài)存儲(chǔ)器陣列 150中的所接收到的命令。
[0019] 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)120A能夠存儲(chǔ)由主機(jī)系統(tǒng)110傳送的數(shù)據(jù)。換言之，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng) 120A能夠充當(dāng)用于主機(jī)系統(tǒng)110的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)設(shè)備。為便于該功能，控制器130能夠?qū)崿F(xiàn) 邏輯接口。邏輯接口能夠?qū)?shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器作為能夠存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)的一組邏輯地址 (例如，連續(xù)地址）而呈現(xiàn)給主機(jī)系統(tǒng)110。在內(nèi)部，控制器130能夠?qū)⑦壿嫷刂酚成涞焦?態(tài)存儲(chǔ)器陣列150和/或其他存儲(chǔ)模塊中的各物理位置或地址?？刂破?30包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 與誤差校正模塊132,其被配置為將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在固態(tài)存儲(chǔ)器陣列150中并且從固態(tài)存儲(chǔ)器 陣列150中取回?cái)?shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)以及解碼，確定從固態(tài)存儲(chǔ)器陣列 取回的數(shù)據(jù)的完整性，如果需要，執(zhí)行對(duì)所取回的數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差校正，并且執(zhí)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系 統(tǒng)120A與主機(jī)系統(tǒng)110之間的數(shù)據(jù)傳輸。
[0020] 圖IB示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的主機(jī)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的組合100B。 如圖所示，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)120B (例如，混合磁盤驅(qū)動(dòng)器）包括控制器130、固態(tài)存儲(chǔ)器陣列 150、以及包括磁介質(zhì)164的磁存儲(chǔ)設(shè)備160。組合100B的這些組件以及其他組件在上文進(jìn) 行了描述。
[0021] 對(duì)所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)講行解碼
[0022] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的編碼器和解碼器200。在一個(gè)實(shí)施例中，編 碼和解碼是通過控制器130來執(zhí)行的，諸如例如通過數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與誤差校正模塊132。從主 機(jī)系統(tǒng)110接收到的用戶數(shù)據(jù)由編碼器210進(jìn)行編碼。在一個(gè)實(shí)施例中，編碼器210使用 低密度奇偶校驗(yàn)（LDPC)碼以用于編碼。在塊212中，被編碼的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器陣列150 中。被編碼的數(shù)據(jù)可以被稱為碼字。此外，使用在信道上傳送數(shù)據(jù)的類比，存儲(chǔ)器陣列可以 被視為通信信道，并且存儲(chǔ)數(shù)據(jù)可以被視為在信道上傳輸數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器陣列信道特征在于 各種參數(shù)，例如單元間干涉、頁(yè)面間干涉、P/E循環(huán)的數(shù)目、磨損、工作溫度等。這些參數(shù)中 的一個(gè)或多個(gè)將噪聲（或數(shù)據(jù)錯(cuò)誤）引入到所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)中。
[0023] 在塊220中對(duì)所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)以及解碼。在一個(gè)實(shí)施例中，塊220是LDPC 解碼器。在檢測(cè)器222中檢測(cè)從存儲(chǔ)器陣列150(或碼字）取回的數(shù)據(jù)。由于存儲(chǔ)器陣列 150信道能夠?qū)⒋鎯?chǔ)在存儲(chǔ)器中的碼字變換成信道所使用的格式，所以檢測(cè)器222用來檢 測(cè)從存儲(chǔ)器陣列信道取回的數(shù)據(jù)（即，檢測(cè)信道輸出），并且將取回的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換回與當(dāng)提供 碼字用于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器陣列中時(shí)所使用的相同的格式。檢測(cè)器222使用由信道估計(jì)器226 所取得的信息。信道估計(jì)器226能夠生成統(tǒng)計(jì)信息。檢測(cè)器222能夠使用來自信道估計(jì)器 226的信息來生成軟決策信息，例如LLR。軟決策信息由解碼器224使用來對(duì)碼字進(jìn)行解碼 并且獲得用戶數(shù)據(jù)。
[0024] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的數(shù)據(jù)檢測(cè)器和解碼器300。在一個(gè)實(shí)施例 中，通過控制器130來執(zhí)行數(shù)據(jù)檢測(cè)和解碼，例如通過數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與誤差校正模塊132來執(zhí) 行。數(shù)據(jù)檢測(cè)器和解碼器300接收從存儲(chǔ)器陣列150取回的編碼數(shù)據(jù)。檢測(cè)器310使用由 統(tǒng)計(jì)模塊316和概率模塊314生成的諸如LLR的軟決策信息。軟決策信息被提供給解碼器 312,解碼器可以是LDPC解碼器。解碼器312將檢測(cè)到的編碼數(shù)據(jù)（或碼字）進(jìn)行解碼。統(tǒng) 計(jì)模塊316基于對(duì)解碼的數(shù)據(jù)和/或其他數(shù)據(jù)的分析來生成概率信息。如下面進(jìn)一步描述 的，在一個(gè)實(shí)施例中，統(tǒng)計(jì)模塊316通過分析在多次讀取方案中獲得的值中出現(xiàn)的位模式 來生成概率信息，并且概率模塊314繼而基于統(tǒng)計(jì)模塊316的輸出來生成軟決策信息。
[0025] 軟決策信息牛成-由統(tǒng)計(jì)信息來牛成概率信息
[0026] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于生成軟決策信息的表格400。在一個(gè) 實(shí)施例中，表格400是由控制器130生成的，諸如例如通過數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與誤差校正模塊132生 成。在一個(gè)實(shí)施例中，通過利用變化的讀取電壓來在參考存儲(chǔ)器單元執(zhí)行多次讀取，由統(tǒng) 計(jì)模塊316來生成表格400,取決于實(shí)施例，參考存儲(chǔ)器位置可以是指存儲(chǔ)器陣列的不同部 分。例如，存儲(chǔ)器陣列可以被劃分成塊，塊進(jìn)一步被劃分成頁(yè)面。在一個(gè)實(shí)施例中，參考存 儲(chǔ)器位置是存儲(chǔ)有已知數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器頁(yè)面。在其他實(shí)施例中，參考存儲(chǔ)器位置可以指單元、 部分頁(yè)面、部分頁(yè)面的集合、頁(yè)面集合、塊、