本发明专利技术涉及基于保留漂移历史的非易失性存储器读取阈值最优化。SSD控制器动态调整NVM中的读取阈值以减少由于装置阈值电压分布偏移而导致的错误，因此改善了诸如SSD的存储子系统的性能、可靠性和/或成本。保留漂移时钟使用在一个或多个NVM芯片上的一个或多个参考页面（或ECC单元或块）作为随着时间/温度参考的读取阈值，并且使用这些值的函数作为（随着时间/温度）的漂移的测量。在一些初始时间，一个或多个参考页面被程序化且为一个或多个参考页面中的每一个测量初始读取阈值。在一些实施方式中，读取阈值在以下一个或多个中被平均：同一芯片上的所有参考页面；以及I/O装置中相同的一个或多个芯片中的所有参考页面。
【技术实现步骤摘要】
基于保留漂移历史的非易失性存储器读取阈值最优化相关申请的交叉引用本申请的权益要求体现在所附的应用数据表、请求或传送中(如果有的话，根据需要而定)。在即时应用的类型允许的范围内，本申请为了所有的目的通过引用将以下申请结合于此，完成本专利技术时所有共同拥有的即时应用:于2012年5月4日提交的第一指定【专利技术者】为Earl T COHEN以及题为“固态硬盘控制器中的0-1平衡管理”的美国非临时申请(案号:SF-ll-02和序列号:13/464，433);以及于2013年2月10日提交的第一指定【专利技术者】为Earl T COHEN以及题为“基于保留漂移历史的非易失性存储器读取阈值最优化”的美国临时专利申请(案号:SF-11-19和序列号:61/762,955)。
本专利技术涉及非易失性存储技术方面的进步，以提供改进的性能、效率以及使用效用。
技术介绍
除非明确地确定为公开或众所周知，否则本文所提到的包括用于上下文、定义或比较目的的技术和原理不应当被解释为承认这些技术和原理是先前公知的或作为另外的现有技术的一部分。本文引用的包括专利、专利申请和出版物的所有参考文献(如果有)，通过引用将其全部内容结合于此以用于所有目的，而不管具体是否结合。现将描述固态磁盘(SSD)控制器所使用的闪存的各个方面以部分地建立技术背景和部分建立在规格的平衡中使用的术语的先行词。SSD控制器从非易失性存储器(NVM)可读取数据的最小尺寸是“读取单元”，也就是由包括错误校正(如低密度奇偶校验(LDPC)码)保护的“读取单元”。在某些情况下，读取单元被称为“码字”。在一些实施方式中，每个读取单元包含约4K到约32K的用户数据位和错误校正开销。根据SSD控制器的命令，将这些位从NVM存储单元(例如，经由NVM存储单元的一个或多个部分的阵列存取)读取，可以保持每单元一个或多个位，而该读取将取决于如下所述的技术。在一些实施方式中，出于安全原因，SSD控制器在将数据写入NVM之前将该数据加密。在一些实施方式中，鉴于相对于长字符串的相同编程单元的电路设计的限制，SSD控制器在将数据写入NVM之前将数据加扰。单独地考虑，每个单元都有对应于用于该单元的设备阈值电压的特定的存储(编程)电荷。虽然理想地NVM中的所有单元将具有相同的设备阈值电压以进行逻辑位值存储，而在实际中出于各种原因，设备的阈值电压沿着设备的阈值电压轴的形状上类似于高斯分布的概率分布(例如，“设备的阈值电压分布”)在整个单元中不同。因此，考虑到大量单元(例如，读取单元)的聚集，因为每个单元存在状态(每单元每存储位有两种状态)，所以存在尽可能多的设备阈值电压分布(例如，高斯概率曲线)。即，对于每存储单元N位，存在2**N种状态和相同数量的设备阈值电压分布。一般情况下，NVM中的读取电路需要(2**N) -1个不同的读取阈值(通过Vkead (Ν_υ读取电压参考Vkeam)来在2**Ν种状态之间区分读取阈值。从上面开始继续，对于单级单元(SLC)闪存，N=l。SLC存储器从而存储每存储单元的一个位，具有两个设备阈值电压分布(一个为O和另一个为一),并且需要单个读取阈值、读取电压参考VKEAD1。从低到高的设备阈值电压，这两种设备阈值电压分布被称为E (擦除)状态和Dl (第一数据)状态。虽然任意，但共同的映射(编码)将逻辑I分配给E状态和将逻辑O分配给Dl状态。因此，对O和I的参考均为针对Dl状态和E状态的相应解码的代理参考。从上面进一步继续，对于多级单元(MLC)闪存，N〉I。MLC存储器从而存储每个单元一个以上的位，具有多于两个的设备阈值电压分布，并且需要多个不同的读取阈值来区分分布。例如，4LC存储器(例如，闪存)存储每单元2位，具有四个设备阈值电压分布，并且通常需要3个读取阈值(读取参考电压VKEAD1、Veead2和VKEAD3)。从低到高的设备阈值电压，四个设备阈值电压分布被称为E (擦除)、D1 (数据1)、D2 (数据2)和D3 (数据3)状态。虽然任意，但四个设备阈值电压分布的每一个也按照特定的二进制序列(例如，格雷码序列)来映射(寻址)。因此，对11、10、00和01状态中的一个或多个的参考均为针对E、D1、D2和D3状态的相应解码的代理参考。相对于适用于MLC状态的地址映射，每Iv都可以说是具有最闻有效位(MSB)和最低有效位(LSB)(以及对于每单元两个以上的位，有效位在其之间)。虽然存在各种MLCNVMS编程其单元的方式，但以下方法是常见的。初始编程轮(电荷分布的操作)建立LSB，例如，写“下页”。这个以与用于写SLC相同的方式松弛地完成，例如，建立E状态设备阈值电压分布和第二状态设备阈值电压分布的电荷操作。根据所使用的二进制序列，该第二状态设备阈值电压分布相似于Dl状态设备阈值电压分布,相似于D2状态设备阈值电压分布,或介于Dl和D2状态设备阈值电压分布之间。对于MLC,根据每个MLC的等级数的需要,一个或多个附加的编程轮进一步操作设备阈值电压分布(在数目、沿设备的阈值电压轴的位置以及形状上)。更具体地，一个或多个后续的编程操作写入“中间页”(如果有的话，对每单元多于2位)，以及最后编程操作建立MSB，例如，写“上部页”。例如，在4LC (每单元MLC2位)，E分布和第一编程轮的第二分布分别被第二编程轮分成E和Dl分布以及D2和D3分布两部分。设备阈值电压分布由于一个或多个因素，例如读取干扰、写入干扰以及保留损失等改变远离其初始/标准分布。更具体地，随着时间、温度和与使用有关的其它因素的变化，每个设备阈值电压分布的位置可以相对于该设备阈值电压轴移动。这样的变化增加了执行使用基于标准设备阈值电压分布而预先建立的读取阈值的读取参考电压值的读取错误的可能性。在一些SLC实施方式中，当从NVM读出的读取单元中遇到了硬判决无法校正的错误时，执行一系列的重试操作，以恢复读取单元。重试操作包括控制器在读取阈值Vkeam的不同的电压值下重新读取读取单元，例如，通过寄存器经由来自SSD控制器的I/O命令设置写入来确定。通过读取读取阈值Vkeam的不同设置，在设备阈值电压轴的不同点采样读取单元，以试图找到该可校正(硬判决)的读取单元采样。由NVM供应商建议的一个算法是慢慢向上扫除SLC读取阈值(从其标准值增加读取参考电压Vkeam),以试图找到可校正的读取单元的采样。如果这个过程失败，那么在另一个方向扫除读取阈值(降低其标称值的读取参考电压VKEAD1)。如果这两个扫除均失败，则读取单元是不可校正(被硬判决解码)。线性扫除读取阈值，这在不同的相应读取参考电压设置下可能有16到64个步骤，需要多个读取单元的耗时采样(每个具有话务员恢复时间延迟)。即使在不常需要这样的搜索时，并且因此未主要影响平均潜伏期，对于包括数据库应用等具有严格的最大延迟要求的一些应用来说，该耗时搜索是不可接受的。
技术实现思路
本专利技术可以以多种方式来实现，包括作为过程、制造物、装置、系统、物质合成物以及一种计算机可读介质，例如计算机可读存储介质(例如，光学介质和/或诸如磁盘的磁性的大容量存储设备或诸如闪存等具有非易失性存储器的集成电路)或者其中程序指令经由光学或电子通信链路被发送的计算机网络。在本说明书本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种方法，包括：记录与程序化非易失性存储器的多个页面组中的特定一个相关联的电压漂移参考时间戳的采样值；以及至少部分基于所记录的电压漂移参考时间戳的采样值和与读取相关联的电压漂移参考时间戳的采样值，确定读取程序化的特定页面组中的至少一些的电压阈值。
【技术特征摘要】
2013.02.10 US 61/762,9551.一种方法，包括: 记录与程序化非易失性存储器的多个页面组中的特定一个相关联的电压漂移参考时间戳的采样值；以及 至少部分基于所记录的电压漂移参考时间戳的采样值和与读取相关联的电压漂移参考时间戳的采样值，确定读取程序化的特定页面组中的至少一些的电压阈值。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括:在所记录的所述电压漂移参考时间戳的采样值针对所述电压漂移参考时间戳在所述读取的时间的所述采样值相差少于特定差值之后，使用默认电压阈值作为所述读取的所述电压阈值。3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括: 周期性采样所述非易失性存储器的参考位置来确定所述参考位置的当前电压阈值；以及 其中，所述周期性采样至少部分确定所述电压漂移参考时间戳的所述采样值。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述电压漂移参考时间戳的所述采样值中的至少一些分别包括相应的阶段数和相应的阈值部分，其中，所述阶段数根据主阶段数，以及所述阈值部分根据所述参考位置随着相关的周期性采样的所述当前电压阈值。5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括:在所述参考位置超过边界的所述当前电压阈值之后，更新所述参考位...
【专利技术属性】
技术研发人员：厄尔·T·柯亨，钟浩，
申请(专利权)人：LSI公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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