CN104572336A - 一种闪存错误检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种闪存错误检测方法及装置。根据闪存中各页所在位置的物理特性，将一个块中的页按照ECC增长的速度差异分为不同的组，在实际巡检操作中，根据不同的页组的ECC增长速度差异分配不同的ECC巡检门限值，ECC增长越快的页面，ECC巡检门限值越低，反之越高；对某个块中的某一页的读取操作完成后，判断该页当前ECC值是否已经超过该页所在组的巡检门限，否，则等待一个定时周期后，继续读取下一个页；是，则将新数据写入新的页面，让所述该页内数据中的ECC归零。各页面的寿命得到了最大程度的利用，也提升了巡检操作的效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种闪存错误检测方法及装置，特别是涉及一种适用于包含Nand Flash闪存介质的存储器的闪存错误检测方法及装置。
背景技术
目前，Nand Flash作为非易失存储介质，从TF卡、SD卡到SSD硬盘及各种电子设备，都得到了广泛的应用。Nand Flash闪存的对外封装形式是颗粒设计，每个颗粒中有一个或多个Die，每个Die有数个块组成，而块则由页组成，页中包含数个数据单元，这些数据单元根据设计可以存储1bit到几bit的数据。在操作上，必须要先擦除才能写入，擦除以块为最小单位，写入和读取以页为最小单位。Nand Flash闪存存在寿命，以擦除/写入周期作为衡量标准指标。
Nand Flash闪存本身存在着固有缺陷，存储数据的单元中的电子数目会随着时间发生变化，当这种变化累积到一定程度之后，就会出现读取状态的变化，即该Bit的值发生了翻转。同时，随着加工工艺的进步，Nand Flash颗粒的制程进一步缩小，也加剧了该问题的发生概率。
在Bit翻转问题的处理上，通用的处理方式是加入ECC校验功能。将一个页中的数据划分为数个ECC单元，当ECC单元内的数据发生翻转的Bit数是在ECC引擎的纠错能力范围内，则该ECC单元中的数据都可以保证正确。但Bit翻转数会随着时间的增长而增加，随着时间累积，ECC单元中Bit翻转的总数目会超过ECC引擎能力，从而导致整个ECC单元的数据失效。这种情况在现实应用中是存在的，比如数据中心的某条历史记录，存放进Nand Flash介质之后只会在查阅时被读取，而不会再次写入。
为解决长期存储的数据有可能超过ECC引擎能力的问题，有一种通用的处理方法，业界称为巡检，即存储器的控制器将按照块的顺序，依次读取块中的每个页，设定一个统一的ECC门限值，读取时发现超过门限值的页，数据会被写入到新页中，由于读取过程中经过了ECC引擎的纠错，则重新写入的数据中无ECC，避免了在本周期内出现数据不可纠正的问题。在一个块读取完成后，继续对下一个块执行同样的操作。
发明内容
巡检技术在解决问题的同时，也引入了新的问题。如图1所示，在一个产品中，其ECC最大可纠值是固定的，代表了一个ECC单元内最大允许出错的Bit数。现有的巡检技术中，ECC巡检门限值也是一个全局的值。但实际观测发现，一个块内，不同的页在同一周期内，其ECC增幅是不一样的。由于ECC巡检门限采用全局统一值，表示需要考虑一个块内最恶劣的页，要保证一个巡检周期内，其ECC的增幅不超过ECC最大可纠值和ECC巡检门限值的差值，而这之中，ECC最大可纠值和巡检周期是在设计初期定下来的，则可调整的是ECC巡检门限值。
采用统一的ECC巡检门限值，覆盖了情况最恶劣的页，但是对于ECC情况较好的页，则在该页离ECC最大可纠值还有很长一段时间的情况下，就会将该页进行重写，会增加擦除/写入周期，这个是对产品寿命的牺牲。特别是在情况恶劣的页在块内的数量较少的情况下，对整个产品的寿命影响牺牲更大。
本发明要解决的技术问题是提供一种延长产品寿命、提升巡检操作效率的闪存错误检测方法及装置。
本发明采用的技术方案如下：一种闪存错误检测方法，根据闪存中各页所在位置的物理特性，将一个块中的页按照ECC增长的速度差异分为不同的组，在实际巡检操作中，根据不同的页组的ECC增长速度的差异分配不同的ECC巡检门限值，ECC增长越快的页面，ECC巡检门限值越低，反之越高。
作为优选，所述方法还包括，对某个块中的某一页的读取操作完成后，判断该页当前ECC值是否已经超过该页所在组的巡检门限，否，则等待一个定时周期后，继续读取下一个页；是，则将新数据写入新的页面，并让所述新页面内数据中的ECC归零。
作为优选，所述方法还包括，在将所述新页面内数据中的ECC归零的同时，将该块内，后面还没有被读取过的页面，不等待巡检的定时器，依次读完，在确认读操作的过程中，依然和本页面所在的组对应的巡检门限值进行对比。
作为优选，所述方法还包括，将所述块读取完成后，选择下一个块的第一页，巡检的定时器重新工作。
一种闪存错误检测方法，对某个块中的某一页的读取操作完成后，判断该页当前ECC值是否已经超过该页所在组的巡检门限，否，则等待一个定时周期后，继续读取下一个页；是，则将新数据写入新的页面，并让所述新页面内数据中的ECC归零。
作为优选，所述方法还包括，在将所述新页面内数据中的ECC归零的同时，将该块内，后面还没有被读取过的页面，不等待巡检的定时器，依次读完，在确认读操作的过程中，依然和本页面所在的组对应的巡检门限值进行对比。
作为优选，所述方法还包括，将所述块读取完成后，选择下一个块的第一页，巡检的定时器重新工作。
一种闪存错误检测装置，其特征在于，包括
页分组模块，根据闪存中各页所在位置的物理特性，将一个块中的页按照ECC增长的速度差异分为不同的组；
巡检门限值分配模块，根据不同的页组的ECC增长速度的差异分配不同的ECC巡检门限值，ECC增长越快的页面，ECC巡检门限值越低，反之越高。
作为优选，还包括，
巡检门限超出判断模块，对某个块中的某一页的读取操作完成后，判断该页当前ECC值是否已经超过该页所在组的巡检门限；
超出巡检门限处理模块，将超出的新数据写入新的页面，并让所述新页面内数据中的ECC归零。
作为优选，还包括，读取操作模块，在将所述新页面内数据中的ECC归零的同时，将该块内，后面还没有被读取过的页面，不等待巡检的定时器，依次读完。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：根据各页面实际的不同，分别进行了ECC巡检门限的设置，各页面的寿命得到了最大程度的利用；读取到ECC超限的情况后，会对本块内的所有页全部读取一遍，由于一个块内的页之间相互影响较大，这种情况下，发现这个块内其他页同样出现ECC超限的几率也会大大增加，因此，也提升了巡检操作的效率。
附图说明
图1为ECC累积值示意图。
图2为本发明其中一实施例的分组逻辑示意图。
图3为本发明其中一实施例的巡检控制流程示意图。
图4为本发明其中一实施例的ECC超限处理流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
Nand Flash闪存以页作为其操作过程中最小的读写单位，若干个页Page(128/256/512)组成一个块Block。现有的巡检方案按照块的顺序依次读取块中的每一个页，以此确定是否有页出现了超过ECC门限的情况。由于采用的全局统一的ECC门限值，很多ECC情况较好的页也会在超过这个统一门限值的情况下被重写，浪费了一部分寿命。
在本发明方案中，基于颗粒实际的情况，根据闪存中各页所在位置的物理特性，将一个块中的页按照ECC增长的速度差异分为不同的组，在实际巡检操作中，根据不同的页组的ECC增长速度的差异分配不同的ECC巡检门限值，ECC增长越快的页面，ECC巡检门限值越低，反之越高。
如图2所示，需要根据块内各页的特性差异以及特定的技术手段，将同一个块内的各页分成不同的组，组内的页越容易出现Bit翻转的情况，则其对应的ECC巡检门限值越低。
将页面进行分组，为每组分配不同的ECC巡检门限值，确保在巡检周期不变的情况下，本组内的页面在一个周期内，其ECC增长值不会由本组的ECC巡检门限值增长到超过ECC最大可纠值。在不增加成本和保证数据的前提下，保证产品寿命的最大实现，从而提升产品的可靠性。
如图3所示，启动巡检后，先按照块的顺序选择块，依次选择块内的各页，当一次读写操作的定时器到时后，将当前页发送给读取操作执行结构进行读取操作，在读取完成后，和该页所在的组对应的ECC巡检门限值进行对比，即图中的门限值n，判断该页当前ECC值是否已经超过该页所在组的巡检门限，在门限以下，则等待巡检定时器发起下一个页面的读取，等待一个定时周期后，继续读取下一个页；超过该组的门限，则将新数据写入新的页面，并让所述新页面内数据中的ECC归零。
如图4所示，读取到ECC超限之后，会先将该页的数据写入到一个新页面中，由于经过了ECC引擎的纠正，则该页面中发生Bit翻转的数据已经被纠正，即写入新页的数据是没有Bit翻转的。
在将所述新页面内数据中的ECC归零的同时，将该块内，后面还没有被读取过的页面，不等待巡检的定时器，依次读完，在确认读操作的过程中，依然和本页面所在的组对应的巡检门限值进行对比，，直到将整个块遍历完成，在这个过程中，发现的ECC超限的页也会进行一样的操作步骤，即经过ECC引擎纠错后，写入新页，将所有发生Bit翻转的数据均纠正过来。
将所述块读取完成后，即在该块的所有页被遍历完成后，等待定时器的下次启动，选择下一个块的第一页，巡检的定时器重新工作。
现有的技术，没有对各块内的页进行区分，设定的ECC巡检门限是为了满足情况最恶劣的页面，相对于其他的页面而言，对其寿命有较大的浪费。
本方案中，根据各页面实际的不同，分别进行了ECC巡检门限的设置，也就是说，各页面的寿命得到了最大程度的利用。
同时，本方案中，读取到ECC超限的情况后，会对本块内的所有页全部读取一遍。由于一个块内的页之间相互影响较大，这种情况下，发现这个块内其他页同样出现ECC超限的几率也会大大增加。因此，也提升了巡检操作的效率。
可以举例分析该方案的实际效果。采用本方案后，最差组含有2%的页，需要在巡检周期t内进行一次重写，其ECC门限值为E1；中间组含有49%的页，可以在4个巡检周期内被重写，其在2t时间内ECC数增长到E1；最优组含有49%的页，可以在8个巡检周期内被重写，其在4t时间内ECC数增长到E1。假设一个块内有128页面。则现有方案，8t时间内，
(2%*8 + 49%*(8t/2t) + 49%*(8t/4t))*128=396页被重新写入，才有本方案后，8t时间内
(2%*8 + 49%*(8t/4t) + 49%*(8t/8t))*128=208页被重新写入。
可见，在数据不变的情况下，同样的时间内，为保证数据的可靠，现方案耗费的新页面数接近本方案的两倍。
Claims (10)
1.一种闪存错误检测方法，根据闪存中各页所在位置的物理特性，将一个块中的页按照ECC增长的速度差异分为不同的组，在实际巡检操作中，根据不同的页所在组的ECC增长速度差异分配不同的ECC巡检门限值，ECC增长越快的页面，ECC巡检门限值越低，反之越高。
2.根据权利要求1所述的闪存错误检测方法，所述方法还包括，对某个块中的某一页的读取操作完成后，判断该页当前ECC值是否已经超过该页所在组的巡检门限，否，则等待一个定时周期后，继续读取下一个页；是，则将新数据写入新的页面，并让所述新页面内数据中的ECC归零。
3.根据权利要求2所述的闪存错误检测方法，所述方法还包括，在将所述新页面内数据中的ECC归零的同时，将该块内，后面还没有被读取过的页面，不等待巡检的定时器，依次读完，在确认读操作的过程中，依然和本页面所在的组对应的巡检门限值进行对比。
4.根据权利要求3所述的闪存错误检测方法，所述方法还包括，将所述块读取完成后，选择下一个块的第一页，巡检的定时器重新工作。
5.一种闪存错误检测方法，对某个块中的某一页的读取操作完成后，判断该页当前ECC值是否已经超过该页所在组的巡检门限，否，则等待一个定时周期后，继续读取下一个页；是，则将新数据写入新的页面，并让所述新页面内数据中的ECC归零。
6.根据权利要求5所述的闪存错误检测方法，所述方法还包括，在将所述新页面内数据中的ECC归零的同时，将该块内，后面还没有被读取过的页面，不等待巡检的定时器，依次读完，在确认读操作的过程中，依然和本页面所在的组对应的巡检门限值进行对比。
7.根据权利要求6所述的闪存错误检测方法，所述方法还包括，将所述块读取完成后，选择下一个块的第一页，巡检的定时器重新工作。
8.一种闪存错误检测装置，其特征在于，包括
页分组模块，根据闪存中各页所在位置的物理特性，将一个块中的页按照ECC增长的速度差异分为不同的组；
巡检门限值分配模块，根据不同的页组的ECC增长速度的差异分配不同的ECC巡检门限值，ECC增长越快的页面，ECC巡检门限值越低，反之越高。
9.根据权利要求8所述的闪存错误检测装置，其特征在于，还包括，
巡检门限超出判断模块，对某个块中的某一页的读取操作完成后，判断该页当前ECC值是否已经超过该页所在组的巡检门限；
超出巡检门限处理模块，将超出的新数据写入新的页面，并让所述新页面内数据中的ECC归零。
10.根据权利要求9所述的闪存错误检测装置，其特征在于，还包括，读取操作模块，在将所述新页面内数据中的ECC归零的同时，将该块内，后面还没有被读取过的页面，不等待巡检的定时器，依次读完。
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