CN114138190B - 闪存设备的数据读取方法、装置、存储介质及闪存设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种闪存设备的数据读取方法、装置、存储介质及闪存设备，该方法包括：获取存储单位的地址标识；根据所述地址标识查找预设的重读列表映射表，以获取与所述地址标识对应的重读电压列表，所述重读列表映射表中包括有存储单位的地址标识与重读电压列表之间的对应关系；根据所述重读电压列表对当前存储单位进行重读操作。本发明在进行数据重读取时，不是将所有重读电压集中于一个重读电压列表中，而是为存储单位选择采用更适合当前存储区域的重读电压列表，可以大大提高重读效率，缩减闪存读取时间，从而提升整体读性能。

Description

闪存设备的数据读取方法、装置、存储介质及闪存设备

技术领域

本发明涉及数据存储技术领域，尤其涉及一种闪存设备的数据读取方法、装置、存储介质及闪存设备。

背景技术

闪存作为现如今主流的存储媒介，具有读写速度快，存储容量高以及功耗体积小重量轻等优点；闪存以存储电荷量的多少来表征不同的存储态，闪存数据的读取是通过读电压来判别。当存储器件的存储态低于读电压时，读电压施加在存储器件的栅极存储器件处于导通；相反当存储器件的存储态高于读电压时，读电压施加在存储器件的栅极存储器件处于关闭。闪存读取是以逻辑页(Page)为单位进行读取的，如SLC存储(Single-LevelCell:单位存储单元)用1个读电压(R1)来区分2个储存态(0或1)，SLC是单位存储只有一个逻辑页；MLC存储(Multi-Level Cell:两位存储单元)有3个读电压(R1,R2,R3)来区分4个储存态(11,01，10，00)，MLC是两位存储有两个逻辑页分别是低页(Low Page)和高页(UpPage)，其中低页(1,0,1,0)用R1，R3来读取存储信息是0或1，高页(1,1,0,0)用R2来读取存储信息是0或1；TLC存储(Trinary-Level Cell：三位存储单元)有7个读电压(R1,R2,···R6，R7)来区分8个储存态(111,101,100,110,010,011,001,000)，TLC是三位存储有三个逻辑页分别是低页(Low Page)、中页(Middle Page)和高页(Up Page)，低页(1,1,1,1,0,0,0,0)用R4来读取存储信息是0或1，中页(1,0,0,1,1,1,0,0)用R1，R3，R6来读取存储信息是0或1，高页(1,1,0,0,0,1,1,0)用R2，R5，R7来读取存储信息是0或1；电荷的稳定性决定了存储数据的稳定性，当存储电荷发生变化，默认读电压无法读出正确的存储状态时，就会调取重读列表中的读电压进行依次读取，重读的效率会影响闪存读取速度。

闪存MLC存储的读取方式：如图1所示，实线为初始态闪存MLC阈值电压分布示意图一，四个储存态分别为11,10,01,00，默认读电压组为R1，R2，R3，默认读电压位于各个存储态的中间；当储存电荷发生变化储存态的分布也发生改变，如虚线是电荷发生变化后的储存态分布；此时用默认读电压组R1，R2，R3去读取虚线电压分布，会产生许多错误态导致读取失败，当默认读失败后，闪存控制器从重读电压列表中调取重读电压组R1`，R2`，R3`进行重新读取。直到当前页(Page)读取通过或所有重读电压列表中重读电压组全部读完当前页(Page)仍旧读取失败，然后进入下一页的读取。

目前越来越多的大容量闪存采用3D NAND技术，图2为3D NAND储存单元结构示意图，由三维堆叠工艺技术特征决定，3D NAND技术中不同字线的物理结构存在差异，如导电通孔直径从上到下的差异导致存储器件环形沟道的区别；这种物理尺寸的差异也导致了电学性能的差异,并且在存储器件可靠性退化上也表现出不同字线之间的差异。如图3所示，闪存在写入初始态和数据驻留3个月后默认读电压读取，除了页错误位数整体增加之外，不同页之间错误位数也有很大差异，这种差异就是存储单元物理结构和操作条件的不同所带来的。图4为闪存MLC阈值电压分布示意图二，如图4所示，实线为初始态阈值电压分布，数据驻留3个月后不同页(短虚线和长虚线)的阈值电压分布有明显差异。综合储存器件各种物理结构和电性能退化的差异，重读电压列表中有几十个重读电压组，现有的技术所有页均采用同一个重读列表，影响重读的效率增加了闪存读取时间。如：页0按重读列表第20次重读通过，页1按重读列表第50次重读通过，页3按重读列表第80次重读通过，三个页加上各自一次默认读一共读取次数为153次，读取效率确实很受影响。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的闪存设备的数据读取方法、装置、存储介质及闪存设备。

本发明的一个方面，提供了一种闪存设备的数据读取方法，所述方法包括：

获取存储单位的地址标识；

根据所述地址标识查找预设的重读列表映射表，以获取与所述地址标识对应的重读电压列表，所述重读列表映射表中包括有存储单位的地址标识与重读电压列表之间的对应关系；

根据所述重读电压列表对当前存储单位进行重读操作。

进一步地，在根据所述地址标识查找预设的重读列表映射表之前，所述方法还包括：

采用默认读电压对所述存储单位进行数据读取；

若读取失败，则执行根据所述地址标识查找预设的重读列表映射表的操作。

进一步地，所述存储单位为逻辑页、字线或存储块。

进一步地，所述方法还包括：

根据闪存设备的不同存储单位在不同使用状态下的最优读电压数据创建不同存储单位的重读电压列表；

建立各个存储单位的重读电压列表与该存储单位的地址标识之间的对应关系，生成重读列表映射表。

进一步地，所述获取闪存设备的不同存储单位在不同使用状态下的最优读电压数据包括：

获取闪存设备中不同存储单位在不同擦写次数、不同数据保持时间、不同读写温度和/或读干扰状态下的最优读电压数据。

进一步地，所述重读电压列表中的列表项为重读电压或相对默认读电压的电压偏移量。

本发明的第二方面，提供了一种闪存设备的数据读取装置，所述装置包括：

获取模块，用于获取存储单位的地址标识；

查找模块，用于根据所述地址标识查找预设的重读列表映射表，以获取与所述地址标识对应的重读电压列表，所述重读列表映射表中包括有存储单位的地址标识与重读电压列表之间的对应关系；

执行模块，用于根据所述重读电压列表对当前存储单位进行重读操作。

进一步地，所述装置还包括：

配置模块，用于根据闪存设备的不同存储单位在不同使用状态下的最优读电压数据创建不同存储单位的重读电压列表；建立各个存储单位的重读电压列表与该存储单位的地址标识之间的对应关系，生成重读列表映射表。

本发明的另一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上闪存设备的数据读取方法的步骤。

本发明的又一个方面，还提供了一种闪存设备，该设备包括存储控制器，所述存储控制器包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上闪存设备的数据读取方法的步骤。

本发明实施例提供的闪存设备的数据读取方法、装置、存储介质及闪存设备，针对不同存储单位的特性，设置不同的重读电压列表，在进行数据重读取时，不是将所有重读电压集中于一个重读电压列表中，而是为存储单位选择采用更适合当前存储区域的重读电压列表，可以大大提高重读效率，缩减闪存读取时间，从而提升整体读性能。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为闪存MLC阈值电压分布示意图一；

图2为3D NAND储存单元结构示意图；

图3为闪存在写入初始态和数据驻留3个月后默认读电压读取结果图；

图4为闪存MLC阈值电压分布示意图二

图5为本发明实施例提供的闪存设备的数据读取方法的流程图；

图6为本发明实施例提供的闪存设备的数据读取装置的结构框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

图5示意性示出了本发明一个实施例的闪存设备的数据读取方法的流程图。参照图5，本发明实施例的闪存设备的数据读取方法具体包括以下步骤：

S11、获取存储单位的地址标识。

存储单位可以为逻辑页Page、字线Word Line或存储块Block。本发明不限于只是分页调取不同重读电压列表，分字线或分区域(闪存不同存储块)调取不同重读电压列表也在本发明的保护范围。其中，逻辑页为闪存读取时的最小重复单元；存储块为闪存擦除时的最小重复单元，一个块里包含多个逻辑页；字线是NAND闪存中将多个存储单元的栅极连接在一起的接线，在3D NAND中，以存储块为单元每一层的存储单元栅极是连接在一起的字线。

S12、根据所述地址标识查找预设的重读列表映射表，以获取与所述地址标识对应的重读电压列表，所述重读列表映射表中包括有存储单位的地址标识与重读电压列表之间的对应关系。

S13、根据所述重读电压列表对当前存储单位进行重读操作。

重读电压列是一个存放重读电压值的列表，当默认读电压读取失败时，会按顺序从重读电压列表中调取重读电压值对闪存进行重读取。

本发明实施例提供的闪存设备的数据读取方法，为不同存储单位设置有不同的重读电压列表，在进行数据重读取时，不是将所有重读电压集中于一个重读电压列表中，而是根据地址标识为存储单位选择采用更适合当前存储区域的重读电压列表，可以大大提高重读效率，缩减闪存读取时间，从而提升整体读性能。

本发明实施中，在根据地址标识查找预设的重读列表映射表之前，先采用默认读电压对所述存储单位进行数据读取；若读取失败，再执行根据所述地址标识查找预设的重读列表映射表的操作。

读电压为闪存用来判断存储器件存储信息的电压值。默认读电压为每一次对闪存读取时第一次采用的读电压。

本发明实施中，预先收集闪存设备的不同存储单位在不同使用状态下的最优读电压数据，根据闪存设备的不同存储单位在不同使用状态下的最优读电压数据创建不同存储单位的重读电压列表；建立各个存储单位的重读电压列表与该存储单位的地址标识之间的对应关系，生成重读列表映射表。其中，重读电压列表中的列表项为重读电压或相对默认读电压的电压偏移量。

其中，不同使用状态包括不同擦写次数、不同数据保持时间、不同读写温度和/或读干扰状态。获取闪存设备的不同存储单位在不同使用状态下的最优读电压数据具体为：获取闪存设备中不同存储单位在不同擦写次数、不同数据保持时间、不同读写温度和/或读干扰状态下的最优读电压数据。

下面以闪存逻辑页为存储单位对建立闪存重读电压列表以及生成重读列表映射表的实现进行具体说明。

a)收集存储器件在不同擦写次数、数据保持时间、不同温度跨温读写以及读干扰情况下的最优读电压；

b)根据a)中的收集的数据，制定不同逻辑页对应的重读电压列表；该电压列表可以是直接可用的读电压或是基于默认读电压计算的电压偏差(Voltage Offset)；如表1所示，表1为基于16进制的MLC重读电压列表，重读电压是基于默认读电压根据电压偏差计算得来。

表1基于16进制的MLC重读电压列表

	R1	R2	R3
				Offset_1	ED	F5	FF
Offset_2	F2	FC	F8
				Offset_3	F1	F9	FC
Offset_4	EF	F4	FA
				Offset_5	ED	FO	F8
Offset_6	FA	FE	FE
				Offset_7	F1	F7	FE
Offset_8	E7	EC	F1
				Offset_9	EF	FO	F3
Offset_10	EB	F2	F8
				Offset_11	EA	F2	F9
Offset_12	EB	F2	FB
				Offset_13	EA	EA	F1
Offset_14	EA	E9	F1
				Offset_15	E4	E7	F1
Offset_16	DC	E5	F1
				Offset_17	DA	E3	F1
Offset_18	D8	E3	F1
				Offset_19	D8	E3	FO
Offset_20	D6	E1	EE

在得到不同逻辑页对应的重读电压列表之后，建立重读列表映射表，以实现逻辑页对重读列表的一一对应关系或多个逻辑页对应同一个重读列表的对应关系。

具体的，重读流程执行如下：

A、逻辑页页0默认读失败，闪存设备进入重读流程重读指令输出；

B、读取闪存逻辑页与重读列表映射表，识别到页0对应的重读电压列表1；

C、在重读列表1中调取第一组重读电压组(或电压偏差)；

D、用重读列表1中第一组重读电压(或执行默认读电压和电压偏差的计算得出)对页0进行重读；

E、如果重读通过则进入下一页数据读取，如果重读失败则调用重读列表1中第二组重读电压进行重读；

依次执行步骤D)和步骤E)直到重读列表1中所有重读电压全部读取完毕。

需要说明的是，以上重读流程只是描述重读取相关流程，对闪存失效位的纠错本流程并没有提及。

对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。

图6示意性示出了本发明一个实施例的闪存设备的数据读取装置的结构示意图。参照图6，本发明实施例的闪存设备的数据读取装置具体包括获取模块201、查找模块202以及执行模块203，其中：

获取模块201，用于获取存储单位的地址标识；

查找模块202，用于根据所述地址标识查找预设的重读列表映射表，以获取与所述地址标识对应的重读电压列表，所述重读列表映射表中包括有存储单位的地址标识与重读电压列表之间的对应关系；

执行模块203，用于根据所述重读电压列表对当前存储单位进行重读操作。

本发明实施例中，执行模块203，还用于在查找模块202根据所述地址标识查找预设的重读列表映射表之前，采用默认读电压对所述存储单位进行数据读取；若执行模块203读取失败，则查找模块202再执行根据所述地址标识查找预设的重读列表映射表的操作。

本发明实施例中，所述装置还包括附图中未示出的配置模块，该配置模块，用于根据闪存设备的不同存储单位在不同使用状态下的最优读电压数据创建不同存储单位的重读电压列表；建立各个存储单位的重读电压列表与该存储单位的地址标识之间的对应关系，生成重读列表映射表。

对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

此外，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述方法的步骤。

本实施例中，所述闪存设备的数据读取装置集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

此外，本发明实施例还提供了一种闪存设备，该闪存设备包括存储控制器，所述存储控制器包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述方法的步骤。例如图5所示的步骤S11～S13。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述闪存设备的数据读取装置实施例中各模块/单元的功能，例如图6所示的获取模块201、查找模块202以及执行模块203。

本发明实施例提供的闪存设备的数据读取方法、装置、存储介质及闪存设备，针对不同存储单位的特性，设置不同的重读电压列表，在进行数据重读取时，不是将所有重读电压集中于一个重读电压列表中，而是为存储单位选择采用更适合当前存储区域的重读电压列表，可以大大提高重读效率，缩减闪存读取时间，从而提升整体读性能。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种闪存设备的数据读取方法，其特征在于，所述方法包括：

根据闪存设备的不同存储单位在不同使用状态下的最优读电压数据创建不同存储单位的重读电压列表；建立各个存储单位的重读电压列表与该存储单位的地址标识之间的对应关系，生成重读列表映射表；所述闪存设备的不同存储单位在不同使用状态下的最优读电压数据包括：闪存设备中不同存储单位在不同擦写次数、不同数据保持时间、不同读写温度和/或读干扰状态下的最优读电压数据；

获取存储单位的地址标识；

根据所述地址标识查找预设的重读列表映射表，以获取与所述地址标识对应的重读电压列表，所述重读列表映射表中包括有存储单位的地址标识与重读电压列表之间的对应关系，其中不同的所述存储单位设置有不同的重读电压列表，在进行数据重读取时，根据所述地址标识为所述存储单位选取适合当前存储区域的重读电压列表；

根据所述重读电压列表对当前存储单位进行重读操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述地址标识查找预设的重读列表映射表之前，所述方法还包括：

采用默认读电压对所述存储单位进行数据读取；

若读取失败，则执行根据所述地址标识查找预设的重读列表映射表的操作。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述存储单位为逻辑页、字线或存储块。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述重读电压列表中的列表项为重读电压或相对默认读电压的电压偏移量。

5.一种闪存设备的数据读取装置，其特征在于，所述装置包括：

配置模块，用于根据闪存设备的不同存储单位在不同使用状态下的最优读电压数据创建不同存储单位的重读电压列表；建立各个存储单位的重读电压列表与该存储单位的地址标识之间的对应关系，生成重读列表映射表；所述闪存设备的不同存储单位在不同使用状态下的最优读电压数据具体为：闪存设备中不同存储单位在不同擦写次数、不同数据保持时间、不同读写温度和/或读干扰状态下的最优读电压数据；

获取模块，用于获取存储单位的地址标识；

查找模块，用于根据所述地址标识查找预设的重读列表映射表，以获取与所述地址标识对应的重读电压列表，所述重读列表映射表中包括有存储单位的地址标识与重读电压列表之间的对应关系，其中不同的所述存储单位设置有不同的重读电压列表，在进行数据重读取时，根据所述地址标识为所述存储单位选取适合当前存储区域的重读电压列表；

执行模块，用于根据所述重读电压列表对当前存储单位进行重读操作。

6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-4任一项所述方法的步骤。

7.一种闪存设备，其特征在于，该设备包括存储控制器，所述存储控制器包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-4任一项所述方法的步骤。

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