NAND Flash錯(cuò)誤特性模型及應(yīng)用研究.pdf

1、NAND Flash作為存儲(chǔ)器中性能卓越的佼佼者，具備生產(chǎn)制造成本低、可存儲(chǔ)容量大、存儲(chǔ)介質(zhì)抗震抗磁性好、讀寫速度快并且數(shù)據(jù)非易失等優(yōu)點(diǎn)，在民用消費(fèi)電子領(lǐng)域備受青睞。同時(shí)，因其抗震防磁等物理特性，也被廣泛應(yīng)用于航空、航天、醫(yī)療等相關(guān)領(lǐng)域，并且逐漸取代磁介質(zhì)存儲(chǔ)器成為主流的存儲(chǔ)器。但NAND Flash的工藝發(fā)展使得其可靠性不斷降低。由于NAND Flash使用壽命嚴(yán)格受限于平均位錯(cuò)誤率（BER，Bit Error Rate），而BER隨

2、著數(shù)據(jù)駐留時(shí)間的增長(zhǎng)而不斷上升，錯(cuò)誤校驗(yàn)碼（ECC，Error Correcting Code）卻僅僅能夠提供有限的糾錯(cuò)能力，因此，研究相關(guān)NAND Flash錯(cuò)誤特征和相關(guān)管理策略就變得十分有意義。
　　本文針對(duì)NAND Flash實(shí)際使用的需要首先對(duì)NAND Flash的錯(cuò)誤特性進(jìn)行分析。然后通過硬件平臺(tái)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集，分析BER隨著數(shù)據(jù)駐留時(shí)間和擦寫（P/E，Program and Erase）周期次數(shù)的增長(zhǎng)規(guī)律。最后對(duì)NA

3、ND Flash的錯(cuò)誤進(jìn)行建模。一方面，使用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模分析，另一方面，采用不同的擬合手段進(jìn)行對(duì)比。實(shí)現(xiàn)了對(duì)NAND Flash數(shù)據(jù)綜合錯(cuò)誤的有效預(yù)測(cè)。接下去應(yīng)用模型并結(jié)合NAND Flash錯(cuò)誤特性展開以下兩方面研究。
　?。?）為了在不進(jìn)行硬件升級(jí)或增強(qiáng)ECC校驗(yàn)算法能力的前提下延長(zhǎng)數(shù)據(jù)的可靠駐留時(shí)間，本文對(duì)NAND Flash駐留錯(cuò)誤位置固定度特性進(jìn)行探索，提出一種延長(zhǎng)數(shù)據(jù)可靠駐留時(shí)間的管理策略。該策略依據(jù)數(shù)據(jù)駐留錯(cuò)誤的

4、錯(cuò)誤位置固定度特性并采用NAND Flash錯(cuò)誤模型提供的數(shù)據(jù)。該策略的核心思想就是：結(jié)合錯(cuò)誤模型和錯(cuò)誤位置信息，在執(zhí)行ECC前將錯(cuò)誤位翻轉(zhuǎn)為正確位，有效降低數(shù)據(jù)位置信息更新所占用的空間。
　　（2）為了解決傳統(tǒng)ECC糾錯(cuò)方案的高糾錯(cuò)能力ECC用于低磨損狀態(tài)的NAND Flash中造成運(yùn)算資源及存儲(chǔ)空間的浪費(fèi)的問題，本文對(duì)NAND Flash頁可靠性差異特性進(jìn)行探索，提出一種自適應(yīng)的混合ECC編解碼策略。該策略依據(jù)NANDFlas