CN110534152A - 一种预防闪存数据读取错误的方法 - Google Patents

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杨正洁
刘海銮
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Abstract

本发明公开了预防闪存数据读取错误的方法，包括以下步骤：S20，对每个闪存块读操作次数进行计数；S21，对每个闪存块的擦除次数进行计数；S22，对每个闪存块写操作次数进行计数；S23，对每个闪存块数据保存时间进行计时；S24，建立读操作、写操作、擦除次数和数据保存时间与对实际阈值电压干扰的关联表；S25，根据关联表查找对应NAND闪存芯片的实际阈值电压；S26，通过NAND闪存芯片的设置功能调节阈值电压至查找到的实际阈值电压；S27，进行读操作。本发明将闪存芯片读错误由事后补救转变为提前预防，减少出错数目，且不影响读取效率。

Description

一种预防闪存数据读取错误的方法
技术领域
本发明属于数据存储领域，涉及一种预防闪存数据读取错误的方法。
背景技术
Flash读操作是对页(page)进行操作，擦除则是对块(block)进行操作。page是由多个晶体管相连而成的，晶体管本身存的数据有一个对应的阈值电压范围，对被读取的page，需要在其所在的控制极上加参考阈值电压，看是否导通来判断page中所存的数据是什么，此为读数据的过程。
NAND闪存存储设备中采用错误检测/错误纠正(Error Correcting Code，ECC)算法来纠正读操作引起的读出错误数据的情况。若读数据出错的数目过高，超过纠错算法的纠错能力，那么ECC纠错失败，导致数据出错影响后续操作。
数据保存时间(Data Retention)、读干扰(Read Disturb)、擦除次数(P/ECycle)、写干扰(Program Disturb)是导致闪存读取出错位增多的其中四个主要原因。
闪存存储的机理是通过量子隧道效应，电子跃迁到浮栅层并留存。读干扰会导致浮栅层进入额外电子。由于有额外的电子进入，会导致晶体管阈值电压右移。
现有技术中，采用重复读操作进行纠错，在数据保存时间、读干扰、擦除次数、写干扰四种主要出错原因影响下，当读page时出现读取出错位增多导致ECC不可纠正的情况时，通过尝试偏离正常阈值电压的方式找到最接近的阈值电压，试图正确读出数据。重复读操作是需要多次尝试的，最终找到最接近的阈值电压，效率较低且没有别的捷径，只能机械尝试，直到读出正确数据。参见图1为用重复读操作进行ECC纠错失败后的手动纠错流程示意图，包括以下步骤：
S10，用初始阈值电压读取数据；
S11，读操作、写操作、擦除次数和数据保存时间导致实际阈值电压变化
S12，仍然用初始阈值电压读取数据；
S13，读到错误数据，且错误数目达到ECC纠错上限，ECC纠错失败；
S14，多次尝试重复读，直到读出正确数据。
因为多次读取同一page，上述方法会在一定程度上使数据的读取速度变慢，效率低下；且重复读操作不能做到提前预防，只能是出错后用之进行补救，多次尝试从而得到正确阈值电压读出数据。
发明内容
为解决上述问题，本发明考虑到在数据保存时间、读干扰、擦除次数、写干扰四种原因会影响页面的实际阈值电压，产生实际阈值电压变化的情况。如果不做出其他应对措施，仍旧使用之前的阈值电压进行数据读取操作，就会出现误判，导致读出错误的数据，错误数目达到ECC纠错上限的话，ECC纠错失败，就要进行复杂的事后补救工作。
本发明要做到提前设置正确阈值电压，以此正确阈值电压读取数据，从而达到减少闪存读数据过程中出错位数的目的，减少ECC纠错失败的可能性。
为实现上述目的，本发明的技术方案为预防闪存数据读取错误的方法，包括以下步骤：
S20，对每个闪存块读操作次数进行计数；
S21，对每个闪存块擦除次数进行计数；
S22，对每个闪存块写操作次数进行计数；
S23，对每个闪存块数据保存时间进行计时；
S24，建立读操作、写操作、擦除次数和数据保存时间与对实际阈值电压干扰的关联表；
S25，根据关联表查找对应NAND闪存芯片的实际阈值电压；
S26，通过NAND闪存芯片的设置功能调节阈值电压至查找到的实际阈值电压；
S27，进行读操作。
优选地，所述S24中，读操作的干扰导致额外电子进入浮栅层，实际阈值电压增大。
优选地，所述S24中，写操作的干扰导致额外电子进入浮栅层，实际阈值电压增大。
优选地，所述S24中，擦除次数的干扰导致额外电子进入浮栅层，实际阈值电压增大。
优选地，所述S24中，数据保存期间电子从浮栅层流失，实际阈值电压减小。
本发明至少具有如下有益效果：
将闪存读出错由事后补救转变为提前预防。发明关键点是综合研究引起闪存读出错的四个主要原因，在闪存读出错超出限定数目之前，得到这四个原因对实际阈值电压的具体影响，综合研究得到对应块在这四种原因影响下的实际阈值电压，并通过闪存芯片设置功能设置正确阈值电压起到提前预防闪存读出错的目的，从而减少出错数目使之在ECC纠错范围之内，减少ECC纠错失败的可能性。
通过阈值设置提前预防闪存读出错，减少出错数目，而不是出错数目超出数目后再进行事后补救，且并不影响数据的读取效率。
附图说明
图1为现有技术中闪存数据读取错误的纠错方法步骤流程图；
图2为本发明实施例的预防闪存数据读取错误的方法的步骤流程图。
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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
由于晶体管阈值电压变大，而闪存内部逻辑还是按照之前的阈值电压去判断数据的话，肯定会发生误判，也就是读到错误的数据。
写干扰与读干扰情况一样，也是额外电子进入浮栅层导致阈值电压右移，导致误判读出错误数据。
擦除次数则是因为擦除次数越多，会使隔离浮栅层电子的氧化层磨损，绝缘性能变差，电子进入浮栅层就越容易，阈值电压也随之右移。
数据保存期间数据也难免会出错，出错标志是从闪存读出来的数据无法用ECC纠错成功。通过闪存存储的机理知道电子跃迁到浮栅层并留存。随着时间的流逝，电子还是有一定概率离开浮栅层，回到沟道里面，电子的流失导致阈值电压左移，就有可能导致读到错误数据。
参见图2，为本发明实施例的预防闪存数据读取错误的方法的步骤流程图，包括以下步骤：
S20，对每个闪存块读操作次数进行计数；
S21，对每个闪存块擦除次数进行计数；
S22，对每个闪存块写操作次数进行计数；
S23，对每个闪存块数据保存时间进行计时；
S24，建立读操作、写操作、擦除次数和数据保存时间与对实际阈值电压干扰的关联表；
S25，根据关联表查找对应NAND闪存芯片的实际阈值电压；
S26，通过NAND闪存芯片的设置功能调节阈值电压至查找到的实际阈值电压；
S27，进行读操作。
具体实施例中，S24中，读操作、写操作和擦除次数的干扰导致额外电子进入浮栅层，实际阈值电压增大；而数据保存期间电子从浮栅层流失，实际阈值电压减小。
研究这四种出错原因对实际阈值电压的综合影响得出关联表，该关联表表征了这四项出错原因的影响与NAND闪存芯片的实际阈值电压的关系。通过测试四项出错原因，即每个闪存块读操作次数、写操作次数、擦除次数以及数据保存时间，再去查找对应NAND闪存芯片的实际阈值电压，得到实际阈值电压后，通过NAND闪存芯片的设置功能(Set Feature)调节阈值电压至当前实际阈值电压。再进行数据读取操作，便能正确读出数据。通过此方法可以更好的读取数据，而且能够大量减少读数据出错的情况，将读数据出错数目过多导致ECC纠错失败的事后补救转变为提前预防ECC出错，有效的提高了读取数据的正确性，也减少了事后补救的繁琐步骤。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种预防闪存数据读取错误的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S20，对每个闪存块读操作次数进行计数；
S21，对每个闪存块擦除次数进行计数；
S22，对每个闪存块写操作次数进行计数；
S23，对每个闪存块数据保存时间进行计时；
S24，建立读操作、写操作、擦除次数和数据保存时间与对实际阈值电压干扰的关联表；
S25，根据关联表查找对应NAND闪存芯片的实际阈值电压；
S26，通过NAND闪存芯片的设置功能调节阈值电压至查找到的实际阈值电压；
S27，进行读操作。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S24中，读操作的干扰导致额外电子进入浮栅层，实际阈值电压增大。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S24中，写操作的干扰导致额外电子进入浮栅层，实际阈值电压增大。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S24中，擦除次数的干扰导致额外电子进入浮栅层，实际阈值电压增大。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S24中，数据保存期间电子从浮栅层流失，实际阈值电压减小。
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