CN110058957A

CN110058957A - 一种固态硬盘纠错能力提升方法与固态硬盘

Info

Publication number: CN110058957A
Application number: CN201910325510.9A
Authority: CN
Inventors: 刘颖彪
Original assignee: Hunan Goke Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Hunan Goke Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2019-04-22
Filing date: 2019-04-22
Publication date: 2019-07-26

Abstract

本发明提供了一种固态硬盘纠错能力提升方法与固态硬盘，涉及数据表纠错技术领域。通过当读取数据出现错误时，依据固态硬盘的存储颗粒确定基准中心电压，并且当依据基准中心电压对数据进行重读仍出现错误时，依据基准中心电压、预设定的步长调整中心电压，以提升固态硬盘的纠错能力。本发明提供的固态硬盘纠错能力提升方法与固态硬盘具有提升固态硬盘的纠错能力，从而提高了盘片稳定性与寿命的优点。

Description

一种固态硬盘纠错能力提升方法与固态硬盘

技术领域

本发明涉及数据表纠错技术领域，具体而言，涉及一种固态硬盘纠错能力提升方法与固态硬盘。

背景技术

当前，市场上很多的SSD的颗粒都只提供了Read retry等方法给使用者，用于纠正NAND上的数据翻转，或者主控厂商通过ldpc引擎做vth track(偏移电压读取数据)，通过这些方法可以获得一定程度的纠错能力。

然而，当出现vth track都不能纠正过来的NAND数据，这时候主机就会收到错误指示，无法实现数据，从而导致数据丢失的情况，因此盘片会更早的进入寿命末期。

综上所述，目前的固态硬盘的纠错能力较差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种固态硬盘纠错能力提升方法，以解决现有技术中固态硬盘的纠错能力较差的问题。

本发明的另一目的在于提供一种固态硬盘，以解决现有技术中固态硬盘的纠错能力较差的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了固态硬盘纠错能力提升方法，所述固态硬盘纠错能力提升方法包括：

当读取数据出现错误时，依据固态硬盘的存储颗粒确定基准中心电压；

当依据所述基准中心电压对所述数据进行重读仍出现错误时，依据所述基准中心电压、预设定的步长调整中心电压，以提升所述固态硬盘的纠错能力。

进一步地，所述依据所述基准中心电压、预设定的步长调整中心电压的步骤包括：

按照不同的步长对所述基准中心电压进行升高或者降低，直至能够依据新的中心电压对所述数据进行纠错，或所述步长达到最大步长。

进一步地，所述步长包括正步长与负步长，所述按照不同的步长对所述基准中心电压进行升高或者降低，直至能够依据新的中心电压对所述数据进行纠错，或所述步长达到最大步长的步骤包括：

当利用正步长对所述基准中心电压进行升高或者降低，获取的数据翻转量增加时，则利用负步长对所述基准中心电压进行升高或者降低。

进一步地，所述固态硬盘纠错能力提升方法还包括：

当所述步长达到最大步长且对所述数据的纠错出现错误时，生成故障信号并输出。

进一步地，每个所述步长均包括多个子步长，所述按照不同的步长对所述基准中心电压进行升高或者降低的步骤包括：

依次按照每个子步长对所述基准中心电压进行升高或者降低。

进一步地，在所述当依据所述基准中心电压对所述数据进行重读仍出现错误时，依据所述基准中心电压、预设定的步长调整中心电压的步骤之后，所述固态硬盘纠错能力提升方法还包括：

当依据调整后的中心电压对所述数据正常纠错时，将所述调整后的中心电压作为目标中心电压；

当对相同类型的数据进行纠错时，依据所述目标中心电压进行纠错。

进一步地，所述固态硬盘纠错能力提升方法还包括：

当依据所述目标中心电压对所述相同类型的数据进行重读仍出现错误时，所述纠错算法模块依据所述目标中心电压、预设定的步长调整中心电压，直至所述纠错算法模块能够依据新的中心电压对所述数据进行纠错，或所述步长达到最大步长。

进一步地，在所述依据固态硬盘的存储颗粒确定基准中心电压的步骤之前，所述固态硬盘纠错能力提升方法还包括：

当读取数据出现错误时，则执行自动纠错机制；

当执行自动纠错机制后，读取数据仍出现错误时，则依据固态硬盘的存储颗粒确定基准中心电压。

另一方面，本发明实施例提供了一种固态硬盘，所述固态硬盘包括数据存放模块、数据处理模块以及纠错算法模块，所述数据处理模块与所述纠错算法模块电连接，所述纠错算法模块用于当从数据存放模块中读取数据出现错误时，依据所述固态硬盘的存储颗粒确定基准中心电压；

当所述纠错算法模块依据所述基准中心电压对所述数据进行重读仍出现错误时，所述纠错算法模块还用于依据所述基准中心电压、预设定的步长调整中心电压，以提升所述算法模块的纠错能力。

进一步地，所述纠错算法模块用于按照不同的步长对所述基准中心电压进行升高或者降低，直至所述纠错算法模块能够依据新的中心电压对所述数据进行纠错，或所述步长达到最大步长。

相对现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种固态硬盘纠错能力提升方法与固态硬盘，通过当读取数据出现错误时，依据固态硬盘的存储颗粒确定基准中心电压，并且当依据基准中心电压对数据进行重读仍出现错误时，依据基准中心电压、预设定的步长调整中心电压，以提升固态硬盘的纠错能力。对于固态硬盘而言，获取的中心电压更加精确，则其对于数据的纠错能力更好，通过设置中心电压选取颗粒，能够更快且更加精准的获取基准中心电压，并且依据该基准中心电压进行调整，进而获取更加精准的中心电压，提升固态硬盘的纠错能力，从而提高了盘片稳定性与寿命。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例提供的固态硬盘的模块示意图。

图2示出了本发明实施例提供的一种固态硬盘纠错能力提升方法的流程图。

图3示出了本发明实施例提供的固态硬盘的第一种中心电压的模拟图。

图4示出了本发明实施例提供的固态硬盘的第二种中心电压的模拟图。

图5示出了本发明实施例提供的固态硬盘的第三种中心电压的模拟图。

图标：100-固态硬盘；110-CPU；120-数据处理模块；130-数据存放模块；140-纠错算法模块；150-I2C。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

第一实施例

请参阅图1，本发明实施例提供了一种固态硬盘纠错能力提升方法，应用于固态硬盘100，该固态硬盘包括CPU110(Central Processing Unit，中央处理器)、纠错算法模块140、数据处理模块120以及数据存放模块130，其中，CPU110分别与纠错算法模块140、数据处理模块120以及数据存放模块130通信连接，以实现数据的交互。

其中，本实施例提供数据存放模块130为NAND(计算机闪存设备)，即用于存放数据的flash介质，该数据存放模块130包括固态硬盘的存储颗粒，本实施例提供的固态硬盘的存储颗粒为Auto read calibration，其为micron/intel等厂商颗粒，在颗粒内部提供的一种自动调节读取电压的方法，通过该操作，颗粒可以自动试图根据颗粒当前所处状况进行读取电压调节，进而能够获取更加精准的基准中心电压。数据处理模块120包括NFC(NANDFlash Control，NAND闪存控制)，其负责启动数据从NAND中读出，数据从NAND中出来后，经过纠错算法模块140进行纠错，NFC监控纠错是否成功，若失败，则决定是否继续纠错，以及如何纠错。纠错算法模块140包括LDPC Engine(Low Density Parity Check Engine，低密度奇偶校验码引擎)，用于对NAND中读出的数据进行校验，纠错。其中，该固态硬盘100的模块与模块之间通过I2C150(Inter-Integrated Circuit bus)总线实现连接，以实现数据之间的传输。

需要说明的是，对于纠错算法模块140而言，其获取的基准电压越精准，则其纠错能力更强，具体地，请参阅图2，本实施例提供的固态硬盘100纠错能力提升方法包括：

步骤S101，当读取数据出现错误时，依据固态硬盘的存储颗粒确定基准中心电压。

在本实施例中，NAND(即数据存放模块130)在存放数据之后，数据读取的翻转会随PEC(program/erase count，一种计算NAND寿命的方式，不同颗粒最大的PEC不同)的逐渐增加而逐渐增加。对于商用的NAND，一般最低的纠错能力是80bit/1k，在前中期一般不会存在问题，但是当PEC越来越高，数据翻转也越来高，对纠错能力的要求自然也会有更高的要求。

当从数据存放模块130中读取数据时，目前市场上的颗粒都提供了一些纠错方法，首先是read retry(重读机制)，当读取数据出现错误时，则颗粒执行自动纠错机制(即重读机制)，当执行自动纠错机制后，读取数据仍出现错误时，则依据固态硬盘的存储颗粒确定基准中心电压。具体地，通过read retry的重读机制能够解决大部分从数据存放模块130中读取数据时出现的错误，当read retry的重读机制不能解决读取数据出现的错误时，一般还会有vth track(偏移电压读取数据，多次识别1->0，0->1变化个数，然后对数据解码，即为确定中心电压读取值的过程)的方法，用于减少bit翻转，通过这些手段基本能满足纠错需求，但是当PEC增高到达末期，还是很容易出现UNC。

本实施例所述的当从数据存放模块130中读取数据出现错误时指在从数据存放模块130中，通过read retry的重读机制依然无法准确读取数据，此时出现NFC对于数据存放模块130中数据读取出现错误的情况。

此时需要利用纠错算法模块140依据中心电压实现对数据的解码，其中，由于本实施例提供的数据存放模块130包括固态硬盘的存储颗粒，因此纠错算法模块140能够依据固态硬盘的存储颗粒确定基准中心电压。其中，本实施例所述的确定基准中心电压为通过数据处理模块120控制auto read calibration，获得一个较准确的基准中心电压，并且将该基准中心电压传输至CPU110，并由CPU110将该基准中心电压发送至纠错算法模块140，以使纠错算法模块140获取更加准确的基准中心电压。

下面通过对比的方式说明本发明实施例提供的基准中心电压的确定与现有技术中基准中心电压确定的不同。

请参阅图3，为现有技术中的基准中心电压的确定，其中，默认为基准中心电压为V₀，在数据处理模块120读取数据发生错误后，实际中心电压Vth可能与基准中心电压偏离很多，其中中心电压为两条波线的交点。请参阅图4，在本实施例中，基准中心电压可能会在任意一根虚线位置，做完auto read calibration操作的颗粒，理想状态中心电压Vth可能正好到底中心，即使还有偏离，该偏离也会缩小很多，这时候通过小步骤的vth track会更快速，更精确的获得中心电压的值，从而提高纠错效率和能力。

即本实施例提供的固态硬盘100中，其获取的基准中心电压比现有技术中获取的基准中心电压更加接近实际中心电压。

步骤S102，依据基准中心电压对数据进行重读是否仍出现错误，如果是，则执行步骤S103，如果否，则结束流程。

在确定了基准中心电压后，由于在理想状态下，通过固态硬盘的存储颗粒确定的基准中心电压即正好等于实际中心电压，因此纠错算法模块140会依据该基准中心电压对数据进行重读，即依据该基准中心电压对数据进行对数据进行翻转纠错，当纠错成功时，则表示对于数据能够正常的被读取，流程结束。

当纠错算法模块140依据基准中心电压对数据进行重读仍出现错误时，则表示纠错失败，基准中心电压与实际中心电压之间差值可能仍然较大，需要依据调整中心电压。

当依据基准中心电压对数据进行重读未出现错误时，则无需调整中心电压，而直接结束流程。

步骤S103，依据基准中心电压、预设定的步长调整中心电压，以提升固态硬盘的纠错能力。

在本实施例中，纠错算法模块140会依据vth track的方法进行纠错，一般通用方法在中心电压Vth对的两边进行一定步长的电压移动，来获取1->0，0->1变化个数，从而决定下一步中心电压移动的距离和方向。即在确定基准中心电压后，依据预设定的步长调整中心电压，以使调整后的中心电压与实际中心电压相近，进而实现数据的正确读取。

具体地，步骤S103包括：

子步骤S1031，按照不同的步长对所述基准中心电压进行升高或者降低，直至能够依据新的中心电压对所述数据进行纠错，或所述步长达到最大步长。

在本实施例中，由于系统并不知晓基准中心电压为小于实际中心电压或者大于实际中心电压，因此，纠错算法模块140会按照步长升高中心电压或者按照步长降低中心电压，即依据基准中心电压对两边进行一定步长的电压移动，并依据新的中心电压对数据进行翻转纠错，当数据被正确读出时，则结束流程。当在重读数据仍出现错误时，则需要进一步尝试其它步长，直至读取出数据，或者步长已经达到最大步长，但纠错算法模块140对数据的纠错仍然出现错误时，此时纠错算法模块140生成故障信号，并将该故障信号传输至CPU110。

需要说明的是，在本实施例中，步长包括正步长与负步长，当利用正步长对基准中心电压进行升高或者降低，获取的数据翻转量增加时，则利用负步长对所述基准中心电压进行升高或者降低，从而对数据的纠错能够更快。还需要说明的是，在本实施例中，每个所述步长均包括多个子步长，纠错算法模块140依次按照每个子步长对基准中心电压进行升高或者降低。

例如，请请参阅图5，由于通过固态硬盘的存储颗粒确定的基准中心电压已经非常接近实际中心电压，因此，基准中心电压两侧偏移的步长应该要小，假定以前偏移的步长的L(V6-V0或V5-V0)，那么现在需要将L减少至三分之二L(V4-V0或V3-V0)，或者减小到三分之一L(V2-V0或V1-V0)，这样能够更加明显的计算1->0，0->1变化个数，从而更好的确定V0下一步应该移动的方向和距离。通过计算V0会往V1方向移动，从而会减少错误的bit，提高数据解码成功的几率。同时，为了防止auto read calibration可能存在错误，若小步长的vthtrack没有解码成功，则需要进一步尝试其他步长。

需要说明的是，由于本实施例提供的步长更小，且通过固态硬盘的存储颗粒确定的基准中心电压更加接近实际中心电压，因此本实施例能够更加快速且准确的确定出与最终的目标中心电压，以实现对数据读取。

综上所述，在读取数据中出现错误时，首先通过read retry的档位进行纠错，如果不能成功，则进行auto read calibration，之后进行一次重读，看能否纠错成功，不行则在这个的基准中心电压的情况下，进行小步长的vth track，若成功读取数据则OK，若失败则尝试其他步长vth track，若直到尝试到最大步长依然无法成功读取数据时，则生成故障信息，并将故障信息传输至CPU110，并且CPU110将该故障信息上报至主机。

步骤S104，当依据调整后的中心电压对数据正常纠错时，将所述调整后的中心电压作为目标中心电压。

当纠错算法模块140依据调整后的中心电压对数据正常纠错，从而正常读取数据后，纠错算法模块140会记录调整后的中心电压，并将该中心电压作为目标中心电压进行存储。

步骤S105，当对相同类型的数据进行纠错时，依据所述目标中心电压进行纠错。

当纠错算法模块140再对相同类型的数据进行纠错时，纠错算法模块140直接依据目标中心电压进行纠错。其中，本实施例所述的相同类型，指存放于同一数据存放模块130的数据。

步骤S106，当依据所述目标中心电压对所述相同类型的数据进行重读仍出现错误时，依据所述目标中心电压、预设定的步长调整中心电压，直至能够依据新的中心电压对所述数据进行纠错，或所述步长达到最大步长。

第二实施例

请参阅图1，本发明实施例还提供了一种固态硬盘100，该固态硬盘100包括数据存放模块130、数据处理模块120以及纠错算法模块140，数据处理模块120与纠错算法模块140电连接，数据处理模块120用于从数据存放模块130中读取数据，纠错算法模块140用于对数据处理模块120读取的数据进行纠错，其中，数据存储模块包括固态硬盘的存储颗粒，当从数据存放模块130中读取数据出现错误时，纠错算法模块140用于依据固态硬盘的存储颗粒确定基准中心电压；

当纠错算法模块140依据基准中心电压对数据进行重读仍出现错误时，纠错算法模块140还用于依据基准中心电压、预设定的步长调整中心电压，以提升算法模块的纠错能力。

其中，纠错算法模块140用于按照不同的步长对基准中心电压进行升高或者降低，直至纠错算法模块140能够依据新的中心电压对数据进行纠错，或步长达到最大步长。

并且，当步长达到最大步长且纠错算法模块140对数据的纠错出现错误时，纠错算法模块140生成故障信号并输出。

同时，每个步长均包括多个子步长，纠错算法模块140还用于依次按照每个子步长对基准中心电压进行升高或者降低。

综上所述，本发明提供了一种固态硬盘纠错能力提升方法与固态硬盘，通过当读取数据出现错误时，依据固态硬盘的存储颗粒确定基准中心电压，并且当依据基准中心电压对数据进行重读仍出现错误时，依据基准中心电压、预设定的步长调整中心电压，以提升固态硬盘的纠错能力。对于固态硬盘而言，获取的中心电压更加精确，则其对于数据的纠错能力更好，通过设置中心电压选取颗粒，能够更快且更加精准的获取基准中心电压，并且依据该基准中心电压进行调整，进而获取更加精准的中心电压，提升固态硬盘的纠错能力，从而提高了盘片稳定性与寿命。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

Claims

1.一种固态硬盘纠错能力提升方法，其特征在于，所述固态硬盘纠错能力提升方法包括：

2.如权利要求1所述的固态硬盘纠错能力提升方法，其特征在于，所述依据所述基准中心电压、预设定的步长调整中心电压的步骤包括：

3.如权利要求2所述的固态硬盘纠错能力提升方法，其特征在于，所述步长包括正步长与负步长，所述按照不同的步长对所述基准中心电压进行升高或者降低，直至能够依据新的中心电压对所述数据进行纠错，或所述步长达到最大步长的步骤包括：

4.如权利要求2所述的固态硬盘纠错能力提升方法，其特征在于，所述固态硬盘纠错能力提升方法还包括：

5.如权利要求2所述的固态硬盘纠错能力提升方法，其特征在于，每个所述步长均包括多个子步长，所述按照不同的步长对所述基准中心电压进行升高或者降低的步骤包括：

6.如权利要求1所述的固态硬盘纠错能力提升方法，其特征在于，在所述当依据所述基准中心电压对所述数据进行重读仍出现错误时，依据所述基准中心电压、预设定的步长调整中心电压的步骤之后，所述固态硬盘纠错能力提升方法还包括：

7.如权利要求6所述的固态硬盘纠错能力提升方法，其特征在于，所述固态硬盘纠错能力提升方法还包括：

8.如权利要求1所述的固态硬盘纠错能力提升方法，其特征在于，在所述依据固态硬盘的存储颗粒确定基准中心电压的步骤之前，所述固态硬盘纠错能力提升方法还包括：

当读取数据出现错误时，则执行自动纠错机制；

9.一种固态硬盘，其特征在于，所述固态硬盘包括数据存放模块、数据处理模块以及纠错算法模块，所述数据处理模块与所述纠错算法模块电连接，所述纠错算法模块用于当从数据存放模块中读取数据出现错误时，依据所述固态硬盘的存储颗粒确定基准中心电压；

10.如权利要求9所述的固态硬盘，其特征在于，所述纠错算法模块用于按照不同的步长对所述基准中心电压进行升高或者降低，直至所述纠错算法模块能够依据新的中心电压对所述数据进行纠错，或所述步长达到最大步长。