JP2010287305A - 多値レベルメモリデバイスにおける増大した記憶容量のための誤り訂正符号 - Google Patents

多値レベルメモリデバイスにおける増大した記憶容量のための誤り訂正符号 Download PDF

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Abstract

【課題】誤り訂正を有する多値レベルの符号化に関する方法、システムおよび装置を提供すること。
【解決手段】入力データを受信することと、外部符号器によって、外部符号系列を該入力データの少なくとも一部分に基づいて生成することと、内部符号器によって、内部符号系列を該外部符号系列の少なくとも一部分に基づいて生成することであって、該内部符号系列は、第一の複数のパリティ情報ビットと第二の複数のノンパリティ情報ビットとを含んでいる、ことと、該第一の複数のパリティ情報ビットを不揮発性メモリデバイスの第三の複数のパリティ用セルに書き込むことと、該第二の複数のノンパリティ情報ビットを該不揮発性メモリデバイスの第四の複数のノンパリティ用セルに書き込むこととを包含する、方法。
【選択図】図5

Description

本開示の実施形態は、メモリ分野に関し、特に、多値レベルメモリデバイスにおける増大した記憶容量のための誤り訂正符号に関している。
フラッシュデバイスなどの不揮発性メモリ(NVM)デバイスの開発に対する通常のワークフローにおいては、NVMデバイスのキーパラメータ(例えば、テクノロジーノード(node)のサイズ、セルあたりのビット数など)を確定した後に、誤り訂正符号(ECC)が設計されている。待ち持間およびロジックの面積に対するECCの影響の一部に関して概算が実行されるにすぎない。
(概要)
上記された不揮発性メモリ(NVM)デバイスの開発に対する通常のワークフローは、パリティ情報ビット数がノンパリティ情報ビット数よりもかなり少ないときには、有効であり得る。しかしながら、テクノロジーノードの縮小するサイズと、各々のセルにおいて格納されるビット数の増大とによって、未処理(raw)ビット誤り率(BER)は、ますます大きくなり、その結果として、パリティ情報ビット数が増大している。これらの状況において、セルあたりのビット数を増大させることに基づく記憶容量における利得と称されるものは、信頼性目標を達成するために所望されるパリティ情報ビット数の対応する増加によって相殺され得る。このことは、硬判定ECCソリューション(例えば、ハミング符号およびBCH符号)が用いられる場合には、特に問題である。従って、本明細書において論じられている実施形態は、NVMデバイスの記憶容量を増大させるために用いられ得る測定規準と、ECCスキームとを提供している。
例えば、本開示は、以下を提供している。
(項目1)
入力データを受信することと、
外部符号器によって、外部符号系列を該入力データの少なくとも一部分に基づいて生成することと、
内部符号器によって、内部符号系列を該外部符号系列の少なくとも一部分に基づいて生成することであって、該内部符号系列は、第一の複数のパリティ情報ビットと第二の複数のノンパリティ情報ビットとを含んでいる、ことと、
該第一の複数のパリティ情報ビットを不揮発性メモリデバイスの第三の複数のパリティ用セルに書き込むことと、
該第二の複数のノンパリティ情報ビットを該不揮発性メモリデバイスの第四の複数のノンパリティ用セルに書き込むことと
を包含する、方法。
(項目2)
非二進符号を上記外部符号系列の上記生成において用いることと、
二進符号を上記内部符号系列の上記生成において用いることと
をさらに包含する、上記項目に記載の方法。
(項目3)
上記非二進符号は、リードソロモン符号であり、上記二進符号は、トレリス符号化変調符号である、上記項目のうちのいずれか一項目に記載の方法。
(項目4)
3つ以上の、セルあたりの公称のビット数を書き込むことと、
上記不揮発性メモリデバイスの全部のセル数のうちの15パーセント以下をパリティ用セルとして用いることと
をさらに包含する、上記項目のうちのいずれか一項目に記載の方法。
(項目5)
上記不揮発性メモリデバイスは、ノンパリティ情報ビットの第一の数を格納可能であり、該第一の数を、該不揮発性メモリデバイスのパリティ用セルの第二の数と、該不揮発性メモリデバイスのノンパリティ用セルの第三の数との合計による除算は、2.2を超えている、上記項目のうちのいずれか一項目に記載の方法。
(項目6)
各々のセルは、8つ以上の分割を含んでいる、上記項目のうちのいずれか一項目に記載の方法。
(項目7)
第一の複数のパリティ情報ビットを不揮発性メモリデバイスの第二の複数のパリティ用セルから読み出すことと、
第三の複数のノンパリティ情報ビットを該不揮発性メモリデバイスの第四の複数のノンパリティ用セルから読み出すことであって、該第一の複数のパリティ情報ビットと該第三の複数のノンパリティ情報ビットとは、内部符号系列に対応している、ことと、
内部復号器によって、該内部符号系列を、外部符号系列を提供するために復号化することと、
外部復号器によって、該外部符号系列を、入力データを提供するために復号化することと
を包含する、方法。
(項目8)
上記外部符号系列を該外部符号系列の上記復号化の前にデインタリーブすること
をさらに包含する、上記項目のうちのいずれか一項目に記載の方法。
(項目9)
二進符号を上記内部符号系列の上記復号化において用いることと、
非二進符号を上記外部符号系列の上記復号化において用いることと
をさらに包含する、上記項目のうちのいずれか一項目に記載の方法。
(項目10)
コンピュータ読み取り可能媒体であって、該コンピュータ読み取り可能媒体上に格納されているコンピュータ実行可能命令を有し、該コンピュータ実行可能命令は、マシンによって実行される場合には、方法を該マシンに実行させ、該方法は、
不揮発性メモリ(NVM)デバイスが格納可能なノンパリティ情報ビット数を受信することと、
該NVMデバイスのノンパリティ用セル数を受信することと、
該NVMデバイスのパリティ用セル数を受信することと、
該NVMに対するセルあたりの実際のビット値を、該ノンパリティ情報ビット数、該ノンパリティ用セル数、および該パリティ用セル数の少なくとも一部分に基づいて決定することと
を包含する、
コンピュータ読み取り可能媒体。
(項目11)
上記命令は、上記マシンによって実行される場合には、さらに上記方法を該マシンに実行させ、該方法は、
セルあたりの実際のビット値を上記NVMに対する可能性のある複数のパラメータの組み合わせの各々に対して決定すること
を包含する、上記項目のうちのいずれか一項目に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
(項目12)
上記命令は、上記マシンによって実行される場合には、さらに上記方法を該マシンに実行させ、該方法は、
上記NVMデバイスに対する第一のパラメータの組み合わせを、上記可能性のある複数のパラメータの組み合わせに対する上記セルあたりの実際のビット値の少なくとも一部分に基づいて選択すること
を包含する、上記項目のうちのいずれか一項目に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
(項目13)
上記命令は、上記マシンによって実行される場合には、上記選択することを該マシンに、
誤り訂正符号スキームを選択することと、
セルあたりの公称のビット値を選択することと
によって実行させる、上記項目のうちのいずれか一項目に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
(項目14)
上記命令は、上記マシンによって実行される場合には、上記決定することを該マシンに、
上記NVMデバイスの上記ビット数を、ノンパリティ用セル数と、パリティ用セル数との合計によって除算すること
によって実行させる、上記項目のうちのいずれか一項目に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
(項目15)
上記命令は、上記マシンによって実行される場合には、さらに上記方法を該マシンに実行させ、該方法は、
上記NVMデバイスが格納可能な上記ノンパリティ情報ビット数を受信することと、
該NVMデバイスのセルあたりの公称のビット値を受信することと、
該NVMデバイスの上記ノンパリティ用セル数を、該ノンパリティ情報ビット数と該セルあたりの公称のビット値との少なくとも一部分に基づいて決定することと
を包含する、上記項目のうちのいずれか一項目に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
(項目16)
上記命令は、上記マシンによって実行される場合には、さらに上記方法を該マシンに実行させ、該方法は、
上記NVMデバイスのセルの分割数を受信することと、
データを該NVMデバイスの中にプログラミングし、かつデータを該NVMデバイスから読み出すことにおいて用いられる誤り訂正符号(ECC)スキームを受信することと、
該NVMデバイスの上記パリティ用セル数を、該分割数と該ECCスキームとの少なくとも一部分に基づいて決定することと
を包含する、上記項目のうちのいずれか一項目に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
(項目17)
装置であって、
不揮発性メモリセルの行列と、
該不揮発性メモリセルの行列に結合されているプログラマと
を備え、
該プログラマは、入力データを受信し、かつ該入力データの少なくとも一部分に基づいて連接符号系列を生成するように構成され、
該連接符号系列は、第一の複数のパリティ情報ビットと、第二の複数のノンパリティ情報ビットとを含み、
該プログラマは、該第一の複数のパリティ情報ビットを第三の複数のパリティ用セルに書き込み、かつ該第二の複数のノンパリティ情報ビットを第四の複数のノンパリティ用セルに書き込むようにさらに構成されている、
装置。
(項目18)
上記プログラマは、
上記入力データを受信し、かつ該入力データの少なくとも一部分に基づいて外部符号系列を生成するように構成されている外部符号器と、
上記連接符号系列を該外部符号系列の少なくとも一部分に基づいて生成するように構成されている内部符号器と
を備えている、上記項目のうちのいずれか一項目に記載の装置。
(項目19)
上記外部符号器は、上記外部符号系列を生成するために非二進符号を用いるようにさらに構成され、
上記内部符号器は、上記内部符号系列を生成するために二進符号を用いるようにさらに構成されている、上記項目のうちのいずれか一項目に記載の装置。
(項目20)
外部符号系列を提供するために上記連接符号系列を復号化するように構成されている内部復号器と、
上記入力データを提供するために該外部符号系列を復号化するように構成されている外部復号器と
をさらに備えている、上記項目のうちのいずれか一項目に記載の装置。
(項目21)
上記装置は、集積回路である、上記項目のうちのいずれか一項目に記載の装置。
(項目22)
上記装置は、不揮発性メモリデバイスである、上記項目のうちのいずれか一項目に記載の装置。
(摘要)
本開示の実施形態は、誤り訂正を有する多値レベルの符号化に関する方法、システムおよび装置を提供している。一部の実施形態において、データは、連接符号化/復号化スキームによって不揮発性メモリセルの行列にプログラミングされ、かつ/または該セル行列から読み出され得る。一部の実施形態において、計算モジュールは、不揮発性メモリデバイスのパラメータの所与の組み合わせにおけるセルあたりの実際のビット値を決定し得る。さらなる他の実施形態が記載され、かつ主張され得る。
実施形態は、添付の図面とともに以下の詳細な説明によって容易に理解される。以下の説明を容易にするために、同様な参照番号が同様な構造的要素を示している。実施形態は、添付の図面の図における限定としてではなく、例として例示されている。
図1は、一実施形態に従った、不揮発性メモリデバイスを例示している。 図2は、一実施形態に従った、計算システムを例示している。 図3は、一実施形態に従った、様々な計算動作を例示している多くのフローチャートである。 図4は、一実施形態に従った、パラメータの組み合わせの表を例示している。 図5は、一実施形態に従った、不揮発性メモリデバイスを例示している。 図6は、一実施形態に従った、符号化動作と復号化動作とを例示している2つのフローチャートである。 図7は、一実施形態に従った、信号対雑音比に対する誤り率のグラフ図である。 図8は、一実施形態に従った、NVMデバイスを組み込んでいるホストデバイスを例示している。
以下の詳細な説明において、本明細書の一部分を形成する添付の図面に対して参照がなされ、添付の図面では、同様な参照番号が全体を通じて同様な部分を示しており、本開示が実施され得る実施形態が例示として示されている。本開示の範囲を逸脱することなく他の実施形態が利用され得、かつ構造的な変更または論理的な変更がなされ得ることが理解されるはずである。従って、以下の詳細な説明は、限定的な意味において理解されるべきではなく、本開示に従った実施形態の範囲は、添付の特許請求の範囲と、その均等物とによって規定される。
様々な動作が、本開示の実施形態を理解することに役立ち得る態様において次々に複数の別個の動作として記載され得るが、説明の順序は、これらの動作が順序に依存することを暗示していると解釈されるべきではない。
本開示の目的に対して、語句「Aおよび/またはB」は、「(A)、(B)、または(AおよびB)」を意味している。本開示の目的に対して、語句「A、B、および/またはC」は、「(A)、(B)、(C)、(AおよびB)、(AおよびC)、(BおよびC)、または(A、BおよびC)」を意味している。
様々なモジュールおよび構成要素が、導入され、かつモジュールおよび構成要素によって提供される動作の観点から記載され得る。これらのモジュールおよび構成要素は、記載されている動作を提供するハードウェア、ソフトウェア、および/またはファームウェアの要素を含み得る。これらのモジュールおよび構成要素の一部が、特異性のレベル(例えば、別個の要素を配列の組において提供すること)によって示され得るが、他の実施形態が、要素/配列の様々な修正を利用することにより、特定の実施形態の制限内/目的内の関連する動作を提供し得る。
説明は、語句「一実施形態において」または「複数の実施形態において」を用い得、これらの語句の各々は、同一の実施形態または異なる実施形態の1つ以上を表し得る。さらに、用語「備えている」、「含んでいる」、「有している」などが、本開示の実施形態に関して用いられる場合には同意語である。
上記された不揮発性メモリ(NVM)デバイスの開発に対する通常のワークフローは、パリティ情報ビット数がノンパリティ情報ビット数よりもかなり少ないときには、有効であり得る。しかしながら、テクノロジーノードの縮小するサイズと、各々のセルにおいて格納されるビット数の増大とによって、未処理(raw)ビット誤り率(BER)は、ますます大きくなり、その結果として、パリティ情報ビット数が増大している。これらの状況において、セルあたりのビット数を増大させることに基づく記憶容量における利得と称されるものは、信頼性目標を達成するために所望されるパリティ情報ビット数の対応する増加によって相殺され得る。このことは、硬判定ECCソリューション(例えば、ハミング符号およびBCH符号)が用いられる場合には、特に問題である。従って、本明細書において論じられている実施形態は、NVMデバイスの記憶容量を増大させるために用いられ得る測定規準と、ECCスキームとを提供している。
図1は、一実施形態に従った、NVMデバイス100を例示している。NVMデバイス100は、プログラマ104を含み得、プログラマ104は、例えばホストデバイスから入力データを受信し、入力データを符号化し、符号化されたデータをプログラマ104が結合されているセル行列108の中に書き込む。セル行列108の各々は、フローティングゲート型金属酸化膜半導体(MOS)トランジスタによって形成されている多値レベルメモリセルの行列であり得る。他の実施形態において、他のトランジスタまたはトランジスタ類似の技術が用いられ得る。一部の実施形態において、多値レベルメモリセル(または単に「セル」)は、相変化型メモリセルであり得る。
NVMデバイス100はまた、セル行列108に結合されているリーダ112を含み得る。リーダ112は、セル行列108中に格納されている符号化データに1つ以上のセンスアンプを用いてアクセスすることにより、様々なセルの電圧レベルVtを読み出し、かつ該電圧レベルを1つ以上の閾値と比較することによって論理レベルまたは「セル状態」を決定し得る。該セルは、特定のMLCのVtを複数の電圧閾値と比較する1つ以上のセンスアンプによって決定される3つ以上の論理レベルまたは「セル状態」を有し得る。従って、論理レベルは、Vtの別々の範囲に対応し得る。
符号化データにアクセスした後、リーダ112は、データをプログラマ104の符号化動作に対して相補的な態様で復号化し得る。リーダ112は次いで、出力データを、例えばホストデバイスに提供し得る。
プログラマ104によって提供される符号化動作において、入力データを表している多くのノンパリティ情報ビットは、多くのパリティ情報ビットとともに生成され得、該パリティ情報ビットは、該ノンパリティ情報ビットのその後の取り出しに存在し得る誤りを訂正するために用いられ得る。ノンパリティ情報ビットは、ノンパリティ用セルに書き込まれ得、一方で、パリティ情報ビットは、パリティ用セルに書き込まれ得る。符号化プロセスにおいて用いられるECCスキームを含むNVMデバイス100の多くのパラメータが存在し、該ECCスキームは、NVMデバイス100の目標誤り率を満たすために必要となる、セル行列のパリティ用セルの割合との関連を有している。従って、本開示の実施形態は、セル行列108の記憶容量を増大させる一方で、所望の動作特性を維持するためのパラメータを選択するシステム、方法および装置を提供している。
図2は、一部の実施形態に従った、NVMデバイス100のパラメータを選択するために用いられ得る計算システム200を例示している。計算システム200は、4つの計算モジュール、すなわち、ノンパリティ計算モジュール204と、セルあたりの実際のビット(ABC)計算モジュール208と、パリティ計算モジュール212と、セルあたりの公称のビット(b/c)計算モジュール216とを含み得、該4つの計算モジュールは、互いに少なくとも示されたように結合されている。
これらの計算モジュールの各々は、NVMデバイス100の選択されるパラメータの組み合わせに関連しているそれぞれの入力を受信し得る。応答において、これらの計算モジュールの各々は、NVMデバイス100のパラメータの所望の組み合わせを選択するための直接的ベースおよび/または間接的ベースとして用いられ得るそれぞれの出力を提供し得る。これらの計算モジュールによって提供される計算は、様々なパラメータの機能的な相互依存を考慮され得る。下記されるように、測定規準ABCは、パラメータの様々な組み合わせの演算比較を容易にし得る。
図3は、一部の実施形態に従った、図2の様々なモジュールの計算動作を記載するフローチャートを含んでいる。図4は、一部の実施形態に従った、パラメータの7つの異なる組み合わせと、各々の組み合わせに対する計算値とを提供する表400を例示している。
最初に組み合わせAを参照すると、b/c計算モジュール216は、入力として、セル量子(cell quantum)が1、および分割数が4を受信し得る。セル量子は、ビット情報を引き出すために一緒に読み出されるセル数を表し、分割数は、各々のセルの論理レベル数を表している。これらの入力が与えられると、b/c計算モジュール216は、b/c値が2であることを決定し得る。すなわち、各々のセルは、平均2ビットを表し得る。
さらに図3aを参照すると、ノンパリティ計算モジュール204は、ブロック304においてNVMデバイス100のデバイスサイズを受信し得る。デバイスサイズは、NVMデバイス100が格納可能なノンパリティ情報ビット数として与えられ得る。表400の組み合わせにおいて、デバイスサイズは、32,678メガビット(Mbit)として与えられる。ブロック308において、ノンパリティ計算モジュール204は、b/cをb/c計算モジュール216から受信し得る。これらの入力が与えられると、ノンパリティ計算モジュール204は、ブロック312においてノンパリティ用セル数を決定し得る。組み合わせAの場合には、ノンパリティ用セル数は、16,384x10であり得る。
ここで図3cを参照すると、パリティ計算モジュール212は、NVMデバイス100のデバイスサイズをブロック316において受信し、NVMデバイス100のセルの分割数をブロック320において受信し、データをNVMデバイス100にプログラミングし、かつNVMデバイス100から読み出すことに用いられるECCスキームをブロック324において受信し、b/cをb/c計算モジュール216からブロック328において受信し得る。パリティ計算モジュール212は、これらの入力をベースとして用いることにより、パリティ用セル数をブロック332において決定し得る。
一部の実施形態において、パリティ計算モジュール212は、提供された分割数と関連づけられるBERと、NVMデバイス100に対する目標デバイス誤り率(DER)とに基づいて決定されるECC値を決定し得る。組み合わせAのパラメータを参照し、かつすべての分割が同じ幅、例えば、1.3ボルト(V)を有すると仮定すると、5.5Vの読み出しウィンドウが、セルの4つの分割を収容するために用いられ得る。このことは、約10−5のBERを結果としてもたらし得る。このBERが与えられると、10百万分率(ppm)のDERを達成するために、パリティ計算モジュール212は、6ビットのECC値が用いられ得ることを決定し得る。ECC値は、ECCブロック(例えば、512個のノンパリティ情報バイトであり得る)あたりの訂正可能なビット数を表し得る。
ECCスキームとしてBCH符号を用いる組み合わせAでは、パリティ計算モジュール212は、512個のノンパリティ情報バイトのECCブロックあたり78個のパリティ情報ビットであることを決定し得る。このことは、所与の実施形態に対して、約2%のパリティオーバヘッドを提供し、約328x10個のパリティ用セルを結果としてもたらし得る。
特定の値が、本開示における特定のモジュールによって決定されるとして記載され得るが、他の実施形態においては、所与のモジュールが、他のモジュールからの入力として値を受信し得、逆もまた同様であり得る。
ここで図3bを参照すると、ABC計算モジュール208は、NVMデバイス100のサイズをブロック336においてを受信し、ノンパリティ用セル数をノンパリティ計算モジュール204からブロック340において受信し、パリティ用セル数をパリティ計算モジュール212からブロック344において受信し得る。ABC計算モジュール208は次いで、これらの入力を、ブロック348において次の式によりABCを決定するためのベースとして用い得る。
ABC=(デバイスのビット)/(ノンパリティ用セル+パリティ用セル) 式1。
従って、式1の分母は、ノンパリティ情報ビットと、目標DERを満たすように生成されるパリティ情報ビットとの両方を格納するために必要なセルの真の個数を表している。分子は、NVMデバイス100のサイズ(例えば、NVMデバイス100が格納可能なノンパリティ情報ビット数)を表している。組み合わせAにおいては、決定されたABCは、約1.96であり得る。
組み合わせB〜Gに対するABC値が、同様な態様で決定され得る。異なる組み合わせの間において調整され得る主要な変数は、b/c(セル量子および分割数を含む)と、ECCスキームとである。これらの主要な変数に対して異なる値を提供し、結果としてもたらされるABCを比較することが、所与の実施形態の設計目標を実現する所望のNVM設計を決定することを容易にし得る。
組み合わせBにおいては、3b/cを提供するために、分割数が8に増大し、セル量子が1のままである。このシナリオにおいては、BERが0.02になり、164ビットのECC値が、同じ10ppmのDERを達成するために必要であり得る。これは、49%のパリティオーバヘッドに対応している、ECCブロックあたり2028個のパリティ情報ビットを結果としてもたらす。計算システム200は次いで、このシナリオのABCが2.01であることを決定し得、該ABCは、組み合わせAのABCである1.96よりもわずかに大きいだけである。従って、2b/cから3b/cに変更することによる利得と称されるものは、10ppmの目標DERを達成するために必要な余分のパリティ情報ビットによって、ほとんど完全に消去される。
組み合わせDにおいては、2.67b/cを結果としてもたらす、分割数が7であり得、そしてセル量子が1であり得る。このシナリオにおいては、100ビットのECC値が、10ppmの目標DERを達成するために必要であり得る。これは、31%のパリティオーバヘッドと、2.03のABCとを結果としてもたらす。従って、組み合わせDのセルあたりの公称のビットは、組み合わせB未満であるが、セルあたりの実際のビットは、組み合わせBを超えている。
同様な効果が、組み合わせFを考慮するときに見られ得る。この組み合わせにおいて、計算システム200は、分割数が6、セル量子が1に起因する2.5b/cを用いて、2.15のABCが達成され得ることを決定し得る。
この態様において、パラメータの様々な組み合わせと関連づけられるパリティコストを考慮するABCの使用は、これらの組み合わせが比較され得る真のコスト測定規準を提供し得る。
一部の実施形態においては、以上で簡潔に記載したように、ECCスキームはまた、さらなる効率を提供するために調整され得る。例えば、組み合わせA、B、DおよびFは、すべてBCH符号に頼っているが、追加の利得は、ECCスキームとして連接符号を用いることによって実現され得る。連接符号化は、短い構成要素符号から長く強力なECCを構築するために用いられ得る。組み合わせC、EおよびGは、内部符号としてのトレリス符号化変調(TCM)と、外部符号としてのリードソロモン(RS)とによる連接符号化スキームを用いる。他の実施形態においては、他の連接符号化スキームが用いられ得る。
図5は、ECCスキームが連接符号化スキームである実施形態に従った、NVMデバイス100をさらに詳細に例示している。NVMデバイス100、特に、プログラマ104は、2つの符号器を用いて連接符号を形成し得、該2つの符号器とは、非二進符号を用いる外部符号器504と、二進符号を用いる内部符号器508とである。プログラマ104はまた、インタリーバ(interleaver)512を2つの符号器の間に含み得る。
プログラマ104の動作が、図6aのフローチャートを参照して実施形態に従って簡潔に記載され得る。ブロック604において、プログラマ104は、入力データをデジタルソース516(例えば、ホストデバイス)から受信し得る。外部符号器504は、外部符号系列を入力データの少なくとも一部分に基づいてブロック608において生成し得る。ブロック612において、内部符号器508は、内部符号系列を外部符号器504によって生成された外部符号系列の少なくとも一部分に基づいて生成し得る。一部の実施形態では、図5におけるように、インタリーバ(例えば、インタリーバ512)は、外部符号系列をインタリーブし得、内部符号器508は、内部符号系列を、インタリーブされた外部符号系列の少なくとも一部分に基づいて生成し得る。
図5において「符号化データ」と呼ばれ得る内部符号系列は、パリティ情報ビットと、ノンパリティ情報ビットとの両方を含み得る。これらのパリティ情報ビットとノンパリティ情報ビットとは、次いで、ブロック616においてセル行列108のパリティ用セルと、ノンパリティ用セルとにそれぞれ書き込まれ得る。
リーダ112は、内部復号器520と、デインタリーバ(de−interleaver)524と、外部復号器528とを含むことにより、プログラマ104の構成要素に対する相補的な態様で動作し得る。リーダ112の動作が、図6bのフローチャートを参照して実施形態に従って簡潔に記載され得る。
ブロック624において、リーダ112は、内部符号系列(例えば、符号化データまたは連接符号系列)をセル行列108から受信し得る。このことは、パリティ情報ビットをパリティ用セルから読み出し、かつノンパリティ情報ビットをノンパリティ用セルから読み出すことによって行われ得る。ブロック628において、リーダ112の内部復号器520は、内部符号系列を復号化することにより、外部符号系列を提供し得る。外部符号系列は、外部復号器528に提供され得る。一部の実施形態においては、外部符号系列が、外部復号器528に提供される前にデインタリーバ524によってデインタリーブされ得る。外部復号器528は、ブロック632において外部符号系列を復号化することにより、入力データを提供し得る。入力データは次いで、デジタルシンク532(例えば、ホストデバイス)に送信され得る。
この実施形態において用いられている連接符号化は、低減された複雑性とともに高信頼性を達成し得る。内部符号器508から生成された内部符号系列は、軟判定復号化アルゴリズム(例えば、ビタビアルゴリズム)を用いて内部復号器520によって復号化される短いTCM系列であり得る。外部符号系列は、内部符号系列よりも長くあり得、代数的復号方法(例えば、RS符号)を用いて外部復号器528によって復号化され得る。
この組み合わせの有効性は、内部の軟符号(soft code)が符号化チャネル(例えば、セル行列108に格納される値のプログラミングおよび読み出し)をより低雑音にするということから生じる。本質的に、内部符号(例えば、TCM符号)は、このことを、記号が送信されるレートを増大させることなく符号化利得が達成されるような様態で、通常のレートR=k/(k+1)の二進畳み込み符号を、M元の信号点配置(M=2(k+1)>2)と組み合わせることによって行っている。換言すると、追加のパリティ検査セルが不要である。そして、外部符号は、より良好なチャネル上で作動することによって、すべての残りの誤りを「高速に処理すること(crunching)」において非常に有効になる。有効性が、図7を参照してさらに説明され得る。
図7は、一部の実施形態に従った、512バイトECCブロックの誤り確率を示しているグラフ700である。特に、グラフ700は、変化するECC符号化スキームおよび値の信号に対する、信号対雑音比(SNR)対ワード誤り率(WER)をグラフで示している。SNRは、セル行列108のセルの分割数および分割の幅に関連し得、一方、WERは、BERに直接比例し得る。
垂直の破線704は、第一のSNRを表し、垂直の破線708は、第二のSNRを表し、水平の破線712は、10ppmの目標DERを達成するために到達されるべきECCブロックの誤り率である。線716、720、724、728、732、736、および740は、ECC値164b、80b、66b、40b、24b、12b、および0bにそれぞれ対応している。
セルに対して8分割を有する実施形態に対応し得る、垂直の破線704のSNRが与えられると、164bのECC値(線716によって表される)が、目標DERを達成するために用いられ得る。従って、組み合わせBに関して上記されたように、一般的なBCH符号を用いる実施形態には、164bのECC値が必要であり得る。
しかしながら、畳み込み符号を用いるときに、内部符号(例えば、TCM符号)は、符号化チャネル上で約2dBのSNR利得を提供し得る。従って、外部符号は、垂直の破線704とは対照的に、垂直の破線708に関連するSNRによって符号化チャネルに効果的に作用する。このSNRは、外部復号器528に対して、66bの符号(線724によって表される)を用いる柔軟性を提供している。
線744および748は、符号化されていない信号と、畳み込み符号化された信号とに対してBERがSNRでどのように変わるかをそれぞれ示している。線744は、実際のチャネル状態を表しており、線748は、畳み込み符号の適用後、BCH符号によって見られるチャネル状態を表している。わかり得るように、畳み込み符号化信号は、SNRの範囲にわたってより低いBERと関連づけられる。
ここでまた図4の表400を参照すると、ECCスキームとして畳み込み符号を用いる組み合わせ(例えば、組み合わせC、EおよびG)のすべてが、2.2を超えるABC値と関連づけられるが、一方で、BCH符号を用いるだけの組み合わせと関連づけられるABC値は、すべて2.2未満である。
ここでまた図2を参照すると、一部の実施形態において、システム200は、セレクタ220を含み、セレクタ220は、パラメータの組み合わせと、関連するABC値とを受信し、所望のパラメータを該ABC値に基づいて選択し得る。パラメータの組み合わせの主要な変数は、ECCスキームと、セルあたりの公称のビットとであり得ることがある。従って、これらのパラメータ、および/またはこれらのパラメータに影響を及ぼす潜在的なパラメータ(例えば、分割数およびセル量子)は、これらの実施形態から選ばれたパラメータであり得る。
図8は、一部の実施形態に従った、NVMデバイス100をホスティングし得るホストデバイス800を例示している。ホストデバイス800は、1つ以上のプロセッサ804と、プロセッサ804のうちの少なくとも1つに結合されているシステム制御ロジック808と、システム制御ロジック808に結合されているシステムメモリ812と、システム制御ロジック808に結合されているNVMデバイス100と、システム制御ロジック808に結合されている1つ以上の通信インタフェース820とを含み得る。
一実施形態に対するシステム制御ロジック808は、任意の適切なインタフェースコントローラを含むことにより、任意の適切なインタフェースを結合されている構成要素に提供し得る。
システムメモリ812は、ホストデバイス800のための、例えば、データ/命令をロードし、かつ/または格納するように用いられ得る。システムメモリ812は、限定ではないが、適切なダイナミックRAM(DRAM)などの任意の適切な揮発性メモリを含み得る。
NVMデバイス100もまた、ホストデバイス800のための、例えば、データ/命令をロードし、かつ/または格納するように用いられ得る。NVMデバイス100は、限定ではないが、NOR型フラッシュメモリ、NAND型フラッシュメモリ、相変化型メモリなどのような任意の適切な不揮発性メモリを含み得る。
一部の実施形態において、ロジックは、命令824を含み、命令824は、プロセッサ804によって実行されるときに、ホストデバイス800および/またはNVMデバイス100が、本明細書中に記載されているプログラミング、読み出し、および/または計算の動作のうちの少なくとも一部を実行することを結果としてもたらし得る。該命令は、NVMデバイス100および/またはシステムメモリ812中に配置され得る。一部の実施形態において、命令824は、システム制御ロジック808中に追加的に/代替的に配置され得る。
一部の実施形態において、ホストデバイス800は、NVMデバイス100自体のプログラミング動作/読み出し動作ではない、計算システム200のモジュールを実装するために用いられ得る。これらの実施形態において、NVMデバイス100は、ホストデバイス800に含まれないことがあり得る。
通信インタフェース820は、ホストデバイス800が、1つ以上のネットワーク上で通信し、かつ/または任意の他の適切なデバイスと通信するインタフェースを提供し得る。通信インタフェース820は、任意の適切なハードウェアおよび/またはファームウェアを含み得る。一実施形態に対する通信インタフェース820は、例えば、ネットワークアダプタ、無線ネットワークアダプタ、電話モデムおよび/または無線モデムを含み得る。無線通信のために、一実施形態に対する通信インタフェース820は、1つ以上のアンテナを用い得る。
一実施形態に対して、プロセッサ804のうちの少なくとも1つが、システム制御ロジック808の1つ以上のコントローラ用のロジックとともにパッケージされ得る。一実施形態に対して、プロセッサ804のうちの少なくとも1つのプロセッサが、システム制御ロジック808の1つ以上のコントローラ用のロジックとともにパッケージされることにより、システムインパッケージ(SiP)が形成され得る。一実施形態に対して、プロセッサ804のうちの少なくとも1つのプロセッサが、システム制御ロジック808の1つ以上のコントローラ用のロジックとともに同一ダイ上に集積され得る。一実施形態に対して、プロセッサ804のうちの少なくとも1つのプロセッサが、システム制御ロジック808の1つ以上のコントローラ用のロジックとともに同一ダイ上に集積されることにより、システムオンチップ(SoC)が形成され得る。
様々な実施形態において、ホストデバイス800は、デスクトップコンピュータまたはラップトップコンピュータ、サーバ、セットトップボックス、デジタルレコーダ、ゲーム機、携帯情報端末、携帯電話器、デジタルメディアプレーヤ、デジタルカメラなどであり得る。ホストデバイス800は、より多くの構成要素またはより少ない構成要素を有し、かつ/または異なるアーキテクチャを有し得る。
特定の実施形態が、好適な実施形態の説明目的のために本明細書において例示され、かつ記載されてきたが、同じ目的を達成するように考慮された多種多様な代替のおよび/または均等な実施形態または実装が、本開示の範囲を逸脱することなく、示され記載された実施形態に置き換えられ得ることが当業者によって認識される。同様に、本開示のメモリデバイスは、他のアーキテクチャを有するホストデバイスにおいて利用され得る。本出願は、本明細書において論じられた実施形態のあらゆる適応または変化を含むことが意図されている。従って、本開示に従った実施形態が、特許請求の範囲と、その均等物とによってのみ限定されることが明白に意図されている。
100 不揮発性メモリ(NVM)デバイス
104 プログラマ
108 セル行列
112 リーダ
200 計算システム
204 ノンパリティ計算モジュール
208 セルあたりの実際のビット(ABC)計算モジュール
212 パリティ計算モジュール
216 セルあたりの公称のビット(b/c)計算モジュール
220 セレクタ
504 外部符号器
508 内部符号器
512 インタリーバ
516 デジタルソース
520 内部復号器
524 デインタリーバ
528 外部復号器
532 デジタルシンク
800 ホストデバイス
804 プロセッサ
808 システム制御ロジック
812 システムメモリ
820 通信インタフェース
824 命令

Claims (22)

  1. 入力データを受信することと、
    外部符号器によって、外部符号系列を該入力データの少なくとも一部分に基づいて生成することと、
    内部符号器によって、内部符号系列を該外部符号系列の少なくとも一部分に基づいて生成することであって、該内部符号系列は、第一の複数のパリティ情報ビットと第二の複数のノンパリティ情報ビットとを含んでいる、ことと、
    該第一の複数のパリティ情報ビットを不揮発性メモリデバイスの第三の複数のパリティ用セルに書き込むことと、
    該第二の複数のノンパリティ情報ビットを該不揮発性メモリデバイスの第四の複数のノンパリティ用セルに書き込むことと
    を包含する、方法。
  2. 非二進符号を前記外部符号系列の前記生成において用いることと、
    二進符号を前記内部符号系列の前記生成において用いることと
    をさらに包含する、請求項1に記載の方法。
  3. 前記非二進符号は、リードソロモン符号であり、前記二進符号は、トレリス符号化変調符号である、請求項2に記載の方法。
  4. 3つ以上の、セルあたりの公称のビット数を書き込むことと、
    前記不揮発性メモリデバイスの全部のセル数のうちの15パーセント以下をパリティ用セルとして用いることと
    をさらに包含する、請求項1に記載の方法。
  5. 前記不揮発性メモリデバイスは、ノンパリティ情報ビットの第一の数を格納可能であり、該第一の数を、該不揮発性メモリデバイスのパリティ用セルの第二の数と、該不揮発性メモリデバイスのノンパリティ用セルの第三の数との合計による除算は、2.2を超えている、請求項1に記載の方法。
  6. 各々のセルは、8つ以上の分割を含んでいる、請求項5に記載の方法。
  7. 第一の複数のパリティ情報ビットを不揮発性メモリデバイスの第二の複数のパリティ用セルから読み出すことと、
    第三の複数のノンパリティ情報ビットを該不揮発性メモリデバイスの第四の複数のノンパリティ用セルから読み出すことであって、該第一の複数のパリティ情報ビットと該第三の複数のノンパリティ情報ビットとは、内部符号系列に対応している、ことと、
    内部復号器によって、該内部符号系列を、外部符号系列を提供するために復号化することと、
    外部復号器によって、該外部符号系列を、入力データを提供するために復号化することと
    を包含する、方法。
  8. 前記外部符号系列を該外部符号系列の前記復号化の前にデインタリーブすること
    をさらに包含する、請求項7に記載の方法。
  9. 二進符号を前記内部符号系列の前記復号化において用いることと、
    非二進符号を前記外部符号系列の前記復号化において用いることと
    をさらに包含する、請求項7に記載の方法。
  10. コンピュータ読み取り可能媒体であって、該コンピュータ読み取り可能媒体上に格納されているコンピュータ実行可能命令を有し、該コンピュータ実行可能命令は、マシンによって実行される場合には、方法を該マシンに実行させ、該方法は、
    不揮発性メモリ(NVM)デバイスが格納可能なノンパリティ情報ビット数を受信することと、
    該NVMデバイスのノンパリティ用セル数を受信することと、
    該NVMデバイスのパリティ用セル数を受信することと、
    該NVMに対するセルあたりの実際のビット値を、該ノンパリティ情報ビット数、該ノンパリティ用セル数、および該パリティ用セル数の少なくとも一部分に基づいて決定することと
    を包含する、
    コンピュータ読み取り可能媒体。
  11. 前記命令は、前記マシンによって実行される場合には、さらに前記方法を該マシンに実行させ、該方法は、
    セルあたりの実際のビット値を前記NVMに対する可能性のある複数のパラメータの組み合わせの各々に対して決定すること
    を包含する、請求項10に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
  12. 前記命令は、前記マシンによって実行される場合には、さらに前記方法を該マシンに実行させ、該方法は、
    前記NVMデバイスに対する第一のパラメータの組み合わせを、前記可能性のある複数のパラメータの組み合わせに対する前記セルあたりの実際のビット値の少なくとも一部分に基づいて選択すること
    を包含する、請求項11に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
  13. 前記命令は、前記マシンによって実行される場合には、前記選択することを該マシンに、
    誤り訂正符号スキームを選択することと、
    セルあたりの公称のビット値を選択することと
    によって実行させる、請求項12に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
  14. 前記命令は、前記マシンによって実行される場合には、前記決定することを該マシンに、
    前記NVMデバイスの前記ビット数を、ノンパリティ用セル数と、パリティ用セル数との合計によって除算すること
    によって実行させる、請求項11に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
  15. 前記命令は、前記マシンによって実行される場合には、さらに前記方法を該マシンに実行させ、該方法は、
    前記NVMデバイスが格納可能な前記ノンパリティ情報ビット数を受信することと、
    該NVMデバイスのセルあたりの公称のビット値を受信することと、
    該NVMデバイスの前記ノンパリティ用セル数を、該ノンパリティ情報ビット数と該セルあたりの公称のビット値との少なくとも一部分に基づいて決定することと
    を包含する、請求項11に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
  16. 前記命令は、前記マシンによって実行される場合には、さらに前記方法を該マシンに実行させ、該方法は、
    前記NVMデバイスのセルの分割数を受信することと、
    データを該NVMデバイスの中にプログラミングし、かつデータを該NVMデバイスから読み出すことにおいて用いられる誤り訂正符号(ECC)スキームを受信することと、
    該NVMデバイスの前記パリティ用セル数を、該分割数と該ECCスキームとの少なくとも一部分に基づいて決定することと
    を包含する、請求項11に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
  17. 装置であって、
    不揮発性メモリセルの行列と、
    該不揮発性メモリセルの行列に結合されているプログラマと
    を備え、
    該プログラマは、入力データを受信し、かつ該入力データの少なくとも一部分に基づいて連接符号系列を生成するように構成され、
    該連接符号系列は、第一の複数のパリティ情報ビットと、第二の複数のノンパリティ情報ビットとを含み、
    該プログラマは、該第一の複数のパリティ情報ビットを第三の複数のパリティ用セルに書き込み、かつ該第二の複数のノンパリティ情報ビットを第四の複数のノンパリティ用セルに書き込むようにさらに構成されている、
    装置。
  18. 前記プログラマは、
    前記入力データを受信し、かつ該入力データの少なくとも一部分に基づいて外部符号系列を生成するように構成されている外部符号器と、
    前記連接符号系列を該外部符号系列の少なくとも一部分に基づいて生成するように構成されている内部符号器と
    を備えている、請求項17に記載の装置。
  19. 前記外部符号器は、前記外部符号系列を生成するために非二進符号を用いるようにさらに構成され、
    前記内部符号器は、前記内部符号系列を生成するために二進符号を用いるようにさらに構成されている、請求項18に記載の装置。
  20. 外部符号系列を提供するために前記連接符号系列を復号化するように構成されている内部復号器と、
    前記入力データを提供するために該外部符号系列を復号化するように構成されている外部復号器と
    をさらに備えている、請求項17に記載の装置。
  21. 前記装置は、集積回路である、請求項17に記載の装置。
  22. 前記装置は、不揮発性メモリデバイスである、請求項17に記載の装置。
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