读取闪存数据的方法、装置以及固态驱动器制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种读取闪存数据的方法、装置以及固态驱动器，涉及固态硬盘应用领域，用于在利用最佳阈值电压的搜索技术读取闪存数据时，保持存储系统的低读取延迟。其中，该读取闪存数据的方法包括：响应于收到读命令，读取闪存中的数据；若读取的数据中存在不可纠正的错误，则获取用于读操作的最佳阈值电压，并与所读取数据的物理地址相关联的记录读操作最佳阈值电压或者指示最佳阈值电压的索引/标识。本发明专利技术用于读取闪存中的数据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及固态硬盘应用领域，尤其涉及一种读取闪存数据的方法、装置以及固态驱动器。
技术介绍
闪存通过在存储单元中保持电荷量来存储信息。存储单元中的电荷量决定了存储单元的读出电压。在读取闪存数据时，比较存储单元的读出电压与阈值电压来识别存储单元所存储的信息。但是由于存储单元的电荷量受存储单元的质量、寿命、时间等多种因素的影响，导致存储单元的读出电压发生变化，进而导致从存储单元读取的数据存在一些偏差，无法正确体现当初向存储单元写入的信息。阈值电压可包括用于读操作的读阈值与用于写操作的写阈值。现有技术中采用一些手段来预防或应对因存储单元的电荷量变化而导致读取的数据无法正确体现写入的数据的问题，例如，在美国专利US9070454B1中，根据存储单元的擦写次数、保持时间等因素计算阈值电压(从存储单元中读取数据或向存储单元中写入数据时使用的阈值电压或判决电压)，并使用计算出的阈值电压向存储单元写入数据。在闪存芯片中，还提供了“读重做”(Read-Retry)技术或命令。通过为读操作指示不同的参数，来选择读操作时所使用的阈值电压。通过具有不同阈值电压的读操作，从存储单元读出的数据会有不同的结果。有些结果具有较低的比特错误率(BitErrorRatio，错误码与传输的总码数的百分比)，而有些结果具有较高的比特错误率。结合使用ECC(ErrorCorrectionCode，错误校正码)技术，具有较低的比特错误率的读取结果被ECC技术纠正的几率较高。从而通过尝试不同参数的读重做技术，来应对读操作中遇到的错误。存储介质上通常按页来存储和读取数据，而按块来擦除数据。通常，块包含多个页，存储介质上的页(称为物理页)具有固定的尺寸，例如17664字节，当然，物理页也可以具有其他的尺寸。在读出或写入数据时，一般为每个页的所有存储单元设置相同的阈值电压。现有技术中存在对最佳阈值电压的搜索技术，以寻找具有最低比特错误率的阈值电压，并利用最佳阈值电压读出数据。有多种方式实现对最低阈值电压的搜索，例如，下面列出的确定最佳阈值电压的方法：第一种，在读操作时指示不同的阈值电压参数，并利用ECC或参考数据(已知的被写入数据)识别每一个阈值电压参数读取结果的比特错误率；比较不同阈值电压参数对应的不同的比特错误率，获得具有较低比特错误率的阈值电压作为最佳阈值电压。第二种，分别获取闪存页中具有“1”状态与“0”状态的存储单元的读出电压分布，并搜索不同的阈值电压，获取每一个阈值电压所对应的比特错误率，并找到对于特定的读取电压分布，读取结果中比特错误率最低的阈值电压作为最佳阈值电压。图1A为现有技术中的阈值电压-数值曲线图，参看图1A，钟形线P1是具有“1”状态的存储单元的读出电压分布，钟形线P0是具有“0”状态的存储单元的读出电压分布，当使用阈值电压Vt2时，在阈值电压Vt2右侧的具有“1”状态的存储单元被误读并成为错误比特。类似地，当使用阈值电压Vt1时，在阈值电压Vt1左侧的具有“0”状态的存储单元被误读并成为错误比特。比较多个阈值电压对应的错误比特的数量，选择错误比特的数量最小的阈值电压作为最佳阈值电压。或者，从读出电压分布中，确定最佳阈值电压(例如，选择Vt，使得钟形线P1在Vt右侧部分的面积与钟形线P0在Vt左侧部分的面积之和最小)。Vt3的含义与Vt2类似，在此不再做赘述。第三种，一些闪存芯片中提供了搜索最佳阈值电压的命令，并可以从闪存芯片中获取最佳阈值电压的值或者指示最佳阈值电压的标识/索引。第四种，对同一物理页施加多个读重做命令，识别每一个读重做命令读取结果的比特错误率，来搜索最佳阈值电压或指示最佳阈值电压的标识/索引。图1B是可用于实施本专利技术的固态存储设备的框图。固态存储设备102同主机相耦合，用于为主机提供存储能力。主机同固态存储设备102之间可通过多种方式相耦合，耦合方式包括但不限于通过例如SATA(SerialAdvancedTechnologyAttachment，串行高级技术附件)、SCSI(SmallComputerSystemInterface，小型计算机系统接口)、SAS(SerialAttachedSCSI，串行连接SCSI)、IDE(IntegratedDriveElectronics，集成驱动器电子)、USB(UniversalSerialBus，通用串行总线)、PCIE(PeripheralComponentInterconnectExpress,PCIe，高速外围组件互联)、NVMe(NVMExpress，高速非易失存储)、以太网、光纤通道、无线通信网络等连接主机与固态存储设备102。主机可以是能够通过上述方式同存储设备相通信的信息处理设备，例如，个人计算机、平板电脑、服务器、便携式计算机、网络交换机、路由器、蜂窝电话、个人数字助理等。存储设备102包括接口103、控制部件104、一个或多个NVM芯片105以及DRAM(DynamicRandomAccessMemory，动态随机访问存储器)110。NAND闪存、相变存储器、FeRAM(FerroelectricRAM，铁电存储器)、MRAM(MagneticRandomAccessMemory，磁阻存储器)、RRAM(ResistiveRandomAccessMemory，阻变存储器)等是常见的NVM。接口103可适配于通过例如SATA、IDE、USB、PCIE、NVMe、SAS、以太网、光纤通道等方式与主机交换数据。控制部件104用于控制在接口103、NVM芯片105以及固件存储器110之间的数据传输，还用于存储管理、主机逻辑地址到闪存物理地址映射、擦除均衡、坏块管理等。控制部件104可通过软件、硬件、固件或其组合的多种方式实现，例如，控制部件104可以是FPGA(Field-programmablegatearray，现场可编程门阵列)、ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，应用专用集成电路)或者其组合的形式；控制部件104也可以包括处理器或者控制器，在处理器或控制器中执行软件来操纵控制部件104的硬件来处理IO(Input/Output)命令；控制部件104还可以耦合到DRAM110，并可访问DRAM110的数据；在DRAM可存储FTL表和/或缓存的IO命令的数据。控制部件104包括闪存接口控制器(或称为闪存通道控制器)，闪存接口控制器耦合到NVM芯片105，并以遵循NVM芯片105的接口协议的方式向NVM芯片105发出命令，以操作NVM芯片105，并接收从NVM芯片105输出的命令执行结果。NVM芯片105的接口协议包括“Toggle”、“ONFI”等公知的接口协议或标准。存储器目标(Target)是NAND闪存封装内的共享芯片使能信号(CE，ChipEnable)的一个或多个逻辑单元(LogicUnit)。每个逻辑单元具有逻辑单元号(LUN，LogicUnitNumber)。NAND闪存封装内可包括一个或多个管芯(Die)。典型地，逻辑单元对应于单一的管芯。逻辑单元可包括多个平面(Plane)。逻辑单元内的多个平面可以并行存取，而NAND闪存芯片内的多个逻辑单元可以彼此独立地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种读取闪存数据的方法，其特征在于，包括：响应于收到读命令，读取闪存中的数据；若读取的数据中存在不可纠正的错误，则获取用于读操作的最佳阈值电压，并与所读取数据的物理地址相关联的记录读操作最佳阈值电压或者指示最佳阈值电压的索引/标识。

【技术特征摘要】
1.一种读取闪存数据的方法，其特征在于，包括：响应于收到读命令，读取闪存中的数据；若读取的数据中存在不可纠正的错误，则获取用于读操作的最佳阈值电压，并与所读取数据的物理地址相关联的记录读操作最佳阈值电压或者指示最佳阈值电压的索引/标识。2.根据权利要求1所述的读取闪存数据的方法，其特征在于，还包括：响应于读取闪存中的数据时出现不可纠正的错误，获取所记录的同所读取的物理地址相关联的最佳阈值电压或指示最佳阈值电压的索引/标识，使用所获取的最佳阈值电压或指示最佳阈值电压的索引/标识读取闪存中的数据。3.根据权利要求1～2任一项所述的读取闪存数据的方法，其特征在于，在FTL表的表项中记录逻辑地址与物理地址以及与物理地址相关联的用于读操作的最佳阈值电压或者指示最佳阈值电压的索引/标识。4.根据权利要求3所述的读取闪存数据的方法，其特征在于，还包括：当读取闪存中的数据时，响应于收到读命令，从FTL表中获取要访问的物理地址，以及对应的最佳阈值电压或者指示最佳阈值电压的索引/标识，向闪存发出以用于读操作的最佳阈值电压读取数据的命令。5.根据权利要求1～4任一项所述的读取闪存数据的方法，其特征在于，在阈值电压表的表项中记录物理地址与相关联的用于读操作的最佳阈值电压或者指示最佳阈值电压的索引/标识的对应关系。6.根据权利要求5所述的读取闪...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛立成，王祎磊，
申请(专利权)人：北京忆芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11