一种在线动态预测闪存芯片寿命的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种在线动态预测闪存芯片寿命的方法及装置，通过在线采集闪存芯片的可靠性信息，并不断进行新的寿命预测操作，克服现有预测技术的缺点，对闪存芯片的剩余寿命进行实时预测。

A method and device for on-line dynamic prediction of lifetime of flash memory chips

The invention relates to a method and device for on-line dynamic prediction of the life of flash memory chips. By collecting reliability information of flash memory chips online, and constantly carrying out new life prediction operations, the shortcomings of existing prediction techniques are overcome, and the residual life of flash memory chips is predicted in real time.

【技术实现步骤摘要】
一种在线动态预测闪存芯片寿命的方法及装置
本专利技术涉及闪存芯片寿命预测
，具体涉及一种在线动态预测闪存芯片寿命的方法及装置。
技术介绍
在电子设备中，存储器作为存储数据的载体一直是非常重要的组成部分。目前，应用在电子设备中的存储器主要分为两类：易失性存储器和非易失性存储器。闪存芯片作为一种非易失性存储器以其存储容量高、制造成本低等优点，在通信、消费、计算机、工业控制、军事等领域已成为当前发展最快的存储器产品，并在非易失性存储器市场中占有绝对重要的地位。在闪存芯片使用过程中，其存储单元的介质会随着闪存芯片编程/擦除周期次数的增加而产生缺陷并最终导致存储单元失效，若闪存芯片在运行时产生了无法纠正的错误将影响整个存储系统的正常使用。目前，随着半导体制造工艺的进步，闪存氧化层厚度的降低以及存储单元间距离的减小使闪存芯片的可靠性不断降低，闪存芯片的可靠性降低问题逐渐成为当前存储器研究领域所要克服的首要课题。预测闪存的剩余使用寿命，能够让使用者获得闪存芯片的可靠性信息，在闪存芯片寿命达到上限前进行数据迁移，避免因闪存芯片突然失效而导致的数据流失。现有的闪存芯片寿命预测技术均通过一次采集的数据建立寿命预测模型，这种预测方法不针对闪存芯片的状态进行实时预测，很难预测出符合闪存实际可靠性状态的剩余寿命值。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的技术问题，提供一种在线动态预测闪存芯片寿命的方法及装置，通过在线采集闪存芯片的可靠性信息，并不断进行新的寿命预测操作能够克服现有预测技术的缺点，对闪存芯片的剩余寿命进行实时预测。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一方面，本专利技术提供一种在线动态预测闪存芯片寿命的方法，包括以下步骤：步骤1，间歇式获取目标闪存芯片的物理量数据，同时记录闪存芯片所经历的总编程/擦除周期次数；步骤2，将获取的物理量数据以及对应的闪存芯片编程/擦除周期次数输入到在线闪存寿命预测程序中，进行数据处理；步骤3，根据数据处理结果，预测目标闪存芯片的剩余寿命值并输出。进一步，所述间歇式指：两次获取目标闪存芯片的物理量数据之间，数据采集装置等待n次编程/擦除周期，其中，n的值根据需求确定且可为零，当n为零时，数据采集装置实时的获取目标闪存芯片的物理量数据。进一步，执行步骤2和步骤3时，步骤1的数据获取与保存操作将继续执行，步骤1执行的停止条件为用户终止执行或闪存芯片达到寿命极限。进一步，所述物理量数据包括目标闪存芯片的编程时间、读取时间、擦除时间、电流、阈值电压分布和错误率中的一种或几种的数据。进一步，所述步骤1包括：步骤101，记录当前状态下目标闪存芯片所经历的编程/擦除周期次数；步骤102，对闪存芯片执行写入数据操作，并记录闪存芯片各个页面的编程时间以及编程时的电流；步骤103，对闪存芯片执行读数据操作，采集闪存芯片的存储单元阈值电压分布、各个页面的读取时间以及读操作时的电流，同时将读出数据与写入的测试数据进行比较，计算错误率；步骤104，对目标闪存芯片执行擦除数据操作，采集闪存芯片存储块的擦除时间以及擦除操作时的电流。进一步，步骤2中所述的在线闪存寿命预测程序的输入包括：从第一次执行步骤1开始到当前时刻执行步骤1所获取的全部数据，所述全部数据包括目标闪存芯片的物理量数据，以及闪存芯片所经历的总编程/擦除周期次数。进一步，所述步骤2包括：步骤201，在线闪存寿命预测程序初始化；设置闪存芯片寿命预测规则；步骤202，读取步骤1获取的目标闪存芯片的物理量数据以及对应的闪存芯片编程/擦除周期次数集合；步骤203，对步骤202中读取的数据根据存储块的个数或闪存芯片编程/擦除周期次数进行分组操作；将其中一组或多组作为训练集，剩余多组作为验证集；步骤204，依次读取训练集数据，根据闪存芯片寿命预测规则进行数据处理并保存处理结果；步骤205，利用验证集对处理结果进行交叉验证操作，选取匹配度最高的预测结果作为输出。另一方面，本专利技术还提供一种在线动态预测闪存芯片寿命的装置，包括：处理器：装置中处理器负责对各个模块发送命令，控制模块执行数据采集操作，对数据添加标记；同时，统计闪存芯片所经历的编程/擦除周期次数，将统计结果发送给数据存储模块；闪存控制器：闪存控制器负责对闪存芯片执行编程、读取和擦除操作并将操作时间采集模块、阈值电压分布统计模块及错误个数统计模块所需的数据信息传递给各个模块；电流采集模块：电流采集模块负责采样电流，将采样的模拟信号传输给AD转换模块；AD转换模块：AD转换模块将模拟信号转换成数据信号发送给数据存储模块；操作时间采集模块：操作时间采集模块负责读取闪存控制器传递来的时钟信号信息并转换为操作时间数据发送给数据存储模块；阈值电压分布统计模块：阈值电压分布统计模块负责接收闪存控制器在进行READ-RETRY操作后读取的数据转换为阈值电压分布数据发送给数据存储模块；错误个数统计模块：错误个数统计模块对比闪存控制器写入时的数据与读取的数据，统计错误比特数将统计结果发送给数据存储模块；数据存储模块：数据存储模块负责存储采集的数据。。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术中提出的在线动态预测闪存芯片寿命的方法能够在不破环闪存芯片的情况下实时预测闪存芯片的剩余寿命值，克服了一般寿命预测方法破坏闪存芯片以及不能实时预测的缺点。2.本专利技术通过数据采集装置实时采集闪存芯片的可靠性数据信息，由计算机程序不断进行新的寿命预测操作，与仅建立一个预测模型的方法相比能够更好地模拟闪存芯片的使用情况。3.本专利技术将操作时间、电流等参数作为在线动态预测程序的输入，与仅以错误率为依据的寿命预测方法相比预测值的准确度更高。附图说明图1为本专利技术实施例一种在线动态预测闪存芯片剩余寿命方法的流程示意图。图2为本专利技术实施例一种数据采集装置的结构图。图3为本专利技术实施例中装置采集并保存数据的流程示意图。图4为本专利技术实施例中在线闪存寿命预测程序运行的流程示意图。图5为本专利技术实施例中寿命预测函数的表达方式示例图。图6为本专利技术实施例中基因编程算法交叉操作示例图。图7为本专利技术实施例中基因编程算法突变操作示例图。图8为本专利技术实施例中基因编程算法繁殖操作示例图。图9为本专利技术实施例中闪存剩余寿命预测值的计算流程示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。图1为本专利技术实现在线动态预测闪存芯片剩余寿命的流程示意图，图中所示在线动态预测闪存芯片剩余寿命流程适用于所有闪存芯片类型，下面以一种的闪存芯片产品为实施例对图1进行详细的解释说明。本实施例中，将某制造工艺下的多极单元NAND闪存(MLCNANDflash)产品作为在线动态预测闪存芯片剩余寿命的对象。如图1所示步骤S01，由特定装置实时获取预测目标闪存芯片寿命所需的数据，获取的数据通过装置保存在存储空间。所述数据包括：目标闪存芯片的操作时间、操作电流、阈值电压分布和错误率中的一种或几种数据的组合，以及当前状态下目标闪存芯片所经历的总编程/擦除周期次数。其中，闪存芯片操作时间包括：闪存芯片的编程时间、读取时间以及擦除时间；闪存芯片电流包括：闪存芯片进行编程操作时的电流、读取操作时的电流以及擦除操作时的电流。步骤S01中，装置的结构如图2所示，装置中各本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在线动态预测闪存芯片寿命的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，间歇式获取目标闪存芯片的物理量数据，同时记录闪存芯片所经历的总编程/擦除周期次数；步骤2，将获取的物理量数据以及对应的闪存芯片编程/擦除周期次数输入到在线闪存寿命预测程序中，进行数据处理；步骤3，根据数据处理结果，预测目标闪存芯片的剩余寿命值并输出。

【技术特征摘要】
1.一种在线动态预测闪存芯片寿命的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，间歇式获取目标闪存芯片的物理量数据，同时记录闪存芯片所经历的总编程/擦除周期次数；步骤2，将获取的物理量数据以及对应的闪存芯片编程/擦除周期次数输入到在线闪存寿命预测程序中，进行数据处理；步骤3，根据数据处理结果，预测目标闪存芯片的剩余寿命值并输出。2.根据权利要求1所述一种在线动态预测闪存芯片寿命的方法，其特征在于，所述间歇式指：两次获取目标闪存芯片的物理量数据之间，数据采集装置等待n次编程/擦除周期，其中，n的值根据需求确定且可为零，当n为零时，数据采集装置实时的获取目标闪存芯片的物理量数据。3.根据权利要求1所述的一种在线动态预测闪存芯片寿命的方法，其特征在于，执行步骤2和步骤3时，步骤1的数据获取与保存操作将继续执行，步骤1执行的停止条件为用户终止执行或闪存芯片达到寿命极限。4.根据权利要求1所述一种在线动态预测闪存芯片寿命的方法，其特征在于，所述物理量数据包括目标闪存芯片的编程时间、读取时间、擦除时间、电流、阈值电压分布和错误率中的一种或几种的数据。5.根据权利要求4所述一种在线动态预测闪存芯片寿命的方法，其特征在于，所述步骤1包括：步骤101，记录当前状态下目标闪存芯片所经历的编程/擦除周期次数；步骤102，对闪存芯片执行写入数据操作，并记录闪存芯片各个页面的编程时间以及编程时的电流；步骤103，对闪存芯片执行读数据操作，采集闪存芯片的存储单元阈值电压分布、各个页面的读取时间以及读操作时的电流，同时将读出数据与写入的测试数据进行比较，计算错误率；步骤104，对目标闪存芯片执行擦除数据操作，采集闪存芯片存储块的擦除时间以及擦除操作时的电流。6.根据权利要求1所述一种在线动态预测闪存芯片寿命的方法，其特征在于，步骤2中所述的在线闪存寿命预测程序的输入包括：从第一次执行步骤1开始到当前时刻执行...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘玉茜，李四林，
申请(专利权)人：武汉忆数存储技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42