JP2019169216A - メモリシステム - Google Patents
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Abstract
Description
書込み対象のデータ(以下、ライトデータという)を信号処理によって変換してセル間干渉効果や書込み・消去によるメモリセル(単にセルともいう)の疲弊(以下、セル疲弊という)を低減するための技術には、例えば、誤り抑制符号が存在する。誤り抑制符号には、AC(Asymmetric Coding)を使用した誤り抑制符号やBSE(Bit Swap Encoding)を使用した誤り抑制符号などが存在し、メモリシステムの耐久性向上や信頼性改善を目的として、不揮発性メモリへ書き込むライトデータに対してデータ変換を適用することで、セル疲弊の抑制やビットエラーレート(BER)の低減を行う。なお、BSEを使用した誤り抑制符号では、例えば、ワードライン内の全ページが一まとまりにされた上で一定長さのデータクラムに区切られ、そして符号化時には、データクラムごとに閾値分布の状況を解析してデータ変換方法が決定される。
次に、第2の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、上述した実施形態と同様の構成及び動作については、それらを引用することで、重複する説明を省略する。
PU:(DU+DL’)
PM:DM
PL:DL
(1)DU、DL’及びPUを読出し、PUを使用してDU及びDL’を誤り訂正。
(2)誤り訂正後のDUを誤り抑制復号し、復元されたユーザデータを出力。
(1)DM及びPMを読出し、PMを使用してDMを誤り訂正。
(2)誤り訂正後のDMを誤り抑制復号し、復元されたユーザデータを出力。
(1)DU、DL’及びPUを読出し、PUを使用してDU及びDL’を誤り訂正。
(2)DL及びPLを読出し、PLを使用してDLを誤り訂正。
(3)DLとDL’とを連結してLOWERページの誤り抑制符号化データ(DL+DL’)を復元。
(4)復元された(DL+DL’)を誤り抑制復号し、復元されたユーザデータを出力。
次に、第3の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、上述した実施形態と同様の構成及び動作については、それらを引用することで、重複する説明を省略する。
PU:DU
PM:DM
PL:(DL+DL’)
次に、第4の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、上述した実施形態と同様の構成及び動作については、それらを引用することで、重複する説明を省略する。
また、第4の実施形態では、第1の実施形態をベースとして、1ページ当たりに格納される誤り抑制符号化前のデータ量(論理データ量)を削減して、各ページの誤り抑制の符号化率を下げる場合を例示したが、ベースとする実施形態は、第1の実施形態に限定されず、例えば上述した第2又は第3の実施形態や、後述する実施形態をベースとすることも可能である。それにより、各実施形態におけるメモリシステムの信頼性をより向上することが可能となる。
次に、第6の実施形態に係るメモリシステムについて、図面を参照して詳細に説明する。第6の実施形態では、上述した実施形態において触れた、ページ間で誤り抑制の符号化率を変化させる方法について、より具体的な例を挙げて説明する。ただし、上述した実施形態に係るページ間で誤り抑制の符号化率を変化させる方法が、以下で説明する方法に限定されることを意図するものではない。また、以下の説明において、上述した実施形態と同様の構成及び動作については、それらを引用することで、重複する説明を省略する。
(1)分布Erと分布Cが隣接している箇所の個数が最も少ないものを選択する。すなわち、EtoAエラーが発生しやすい隣接データパターン数が最小のものを選択する。
(2)もし(1)の条件を満たす複数の変換候補が存在する場合は、分布Erの個数が最も多い変換候補を選択する。すなわち、セルに与える疲労度がより少ないものを選択する。
上述した第6の実施形態では、不揮発性メモリ20のメモリセルがMLCである場合を例示した。これに対し、第7の実施形態では、不揮発性メモリ20のメモリセルがTLCである場合を例示する。なお、以下の説明において、上述した実施形態と同様の構成及び動作については、それらを引用することで、重複する説明を省略する。
また、第8の実施形態では、不揮発性メモリ20のメモリセルがQLCである場合を例示する。なお、以下の説明において、上述した実施形態と同様の構成及び動作については、それらを引用することで、重複する説明を省略する。
次に、第9の実施形態について説明する。不揮発性メモリ20を用いたメモリシステムには、上述した実施形態において触れたように、誤り訂正を実行するためのECC回路15(図6参照)が搭載される。そこで本実施形態では、誤り抑制を実行するための信号処理回路16とECC回路15とを備えるメモリシステム1(図6参照)の動作について、以下に図面を参照して詳細に説明する。
次に、第10の実施形態に係るメモリシステムについて、図面を参照して詳細に説明する。本実施形態では、上述した実施形態において、ECC符号を多次元の誤り訂正符号とする。多次元の誤り訂正符号とは、ECC符号の少なくとも一つ以上の構成単位であるシンボルが、複数のより小規模な成分符号によって多重に保護されているものを指す。その際、1シンボルは、例えば1ビット(二元体(binary field)の元(element))、又は、二元体以外の有限体(finite field)などのアルファベットの元で構成される。以下の説明では、多次元の誤り訂正符号の具体例として、積符号を例に挙げて説明する。ただし、積符号に限定されず、種々の多次元の誤り訂正符号を用いることが可能である。
次に、第11の実施形態に係るメモリシステムについて、図面を参照して詳細に説明する。上述した第10の実施形態では、ECC2符号化を実行する際、集めたm個のフレーム(ページデータ)のデータ部だけをECC2符号化の対象としていた。ただし、復号処理において、ECC1復号では訂正不可能であったが、その後のECC2復号で訂正可能である場合が存在する。そのような場合、第10の実施形態では、フラグ部がECC2復号の対象外であるため、フラグ部にエラーが含まれていると、ECC2復号でフラグ部のエラーを誤り訂正することができず、その結果、その後の誤り抑制復号が正常に実施できない可能性がある。そこで、第11の実施形態では、フラグ部をECC2符号化の対象とした場合について、例を挙げて説明する。
次に、第12の実施形態に係るメモリシステムについて、図面を参照して詳細に説明する。上述した第11の実施形態では、データ部だけでなくフラグ部のデータ長も同じページデータを収集して積符号を構成した。これに対し、第12の実施形態では、データ長の短いフラグに対してダミーデータを付加することで擬似的にフラグ長を揃え、それにより、積符号を構成する際の収集対象とするページデータに課す条件を第10の実施形態と同程度に緩和しつつ、ECC2符号によりフラグ部も保護することを可能にする。
次に、第13の実施形態に係るメモリシステムについて、図面を参照して詳細に説明する。上述した第12の実施形態では、データ長の短いフラグに対してダミーデータを付加することで擬似的にフラグ長を揃えていた。これに対し、第13の実施形態では、フラグ長の長いフラグ部の一部のシンボル(フラグ)をフラグ長の短いフラグ部に再配分することで、擬似的にフラグ長を揃える場合について、例を挙げて説明する。
次に、第14の実施形態に係るメモリシステムについて、図面を参照して詳細に説明する。上述した第13の実施形態では、フラグ長の長いフラグ部の一部のフラグをフラグ長の短いフラグ部に再配分することで、擬似的にフラグ長を揃えたが、この場合、フラグ部の実データ長によっては、ページ間で完全に均等となるようにフラグを再配分することができない可能性が存在する。そこで第14の実施形態では、フラグを再配分した結果、未だフラグ長が足りていないページデータに対しては、ダミーデータを付加することで、擬似的にフラグ長を揃えることとする。
次に、第15の実施形態に係るメモリシステムについて、図面を参照して詳細に説明する。上述の第10〜第14の実施形態で例示したような、ページ内ECCを内符号、ページ間ECCを外符号とした積符号を用いる場合、ページ内ECCでの誤り訂正失敗時にはページ間ECCを使用した誤り訂正処理へ移行する。この際、ページ内ECCとページ間ECCとの間に誤り抑制符号化処理が挿入されていると、ページ内ECCの誤り訂正失敗時に誤り抑制復号でのエラー増幅が発生してしまう場合がある。これを、図33及び図34を用いて説明する。
次に、第16の実施形態に係るメモリシステムについて、図面を参照して詳細に説明する。上述の第15の実施形態では、フラグビット=1である場合は隣接2ビット単位でビットスワップする構成について、例を挙げて説明した。これに対し、第16の実施形態では、隣接4ビット単位で、且つ、誤り抑制符号化器への入力に応じて適応的にビットスワップを実行する場合について、例を挙げて説明する。
・第1の規則:誤り抑制符号化器入力の隣接4ビットで“0”ビットの数と“1”ビットの数とが等しければ(2つずつ)、その隣接4ビットはビット反転しない。
・第2の規則:誤り抑制符号化器入力の隣接4ビットが全て“0”ビット又は全て“1”ビットであれば、全ビットを反転する。
・第3の規則:誤り抑制符号化器入力の隣接4ビットで“0”ビットの数が1、“1”ビットの数が3であれば、4ビット中の下位2ビット又は上位2ビットに存在する“11”を“00”にビット反転する。
・第4の規則:誤り抑制符号化器入力の隣接4ビットで“0”ビットの数が3、“1”ビットの数が1であれば、4ビット中の下位2ビット又は上位2ビットに存在する“00”を“11”にビット反転する。
次に、第17の実施形態に係るメモリシステムについて、図面を参照して詳細に説明する。第17の実施形態では、第16の実施形態で例示した適応的ビット反転を、隣接2N(Nは正の整数)ビットへ拡張した場合を例に挙げて説明する。
Claims (20)
- それぞれが多値ビットを記憶可能な複数のメモリセルを備える不揮発性メモリと、
前記不揮発性メモリの処理対象ページに格納するライトデータに対して誤り抑制符号化を実行する誤り抑制符号化器と、
前記誤り抑制符号化済みの前記ライトデータを前記不揮発性メモリの前記処理対象ページに書き込み、前記処理対象ページから前記誤り抑制符号化済みの前記ライトデータをリードデータとして読み出すメモリインタフェースと、
前記不揮発性メモリの前記処理対象ページから読み出された前記リードデータに対して誤り抑制復号を実行する誤り抑制復号器と、
前記処理対象ページを示す情報と前記処理対象ページのデバイス特性を示す情報とのうちの少なくとも1つを基に、前記誤り抑制符号化器及び前記誤り抑制復号器の誤り抑制符号化率を決定する誤り抑制符号化率決定部と、
を備えるメモリシステム。 - 前記誤り抑制符号化済みの前記ライトデータに対してページ内方向の第1誤り訂正用の第1パリティを付加する第1誤り訂正符号化を実行する第1誤り訂正符号化器と、
前記不揮発性メモリの前記処理対象ページから読み出された前記リードデータに対して前記第1パリティを用いた第1誤り訂正を行う第1誤り訂正復号器と、
前記処理対象ページを示す情報と前記処理対象ページのデバイス特性を示す情報とのうちの少なくとも1つを基に、前記第1誤り訂正符号化器及び前記第1誤り訂正復号器の誤り訂正符号化率を決定する誤り訂正符号化率決定部と、
をさらに備え、
前記メモリインタフェースは、前記第1パリティが付加された前記誤り抑制符号化済みの前記ライトデータを前記処理対象ページに書き込み、
前記誤り抑制復号器は、前記第1誤り訂正復号器による前記第1誤り訂正済みの前記リードデータに対して前記誤り抑制復号を実行する
請求項1に記載のメモリシステム。 - 前記デバイス特性を示す情報は、各ページの誤り抑制符号化率の組合せとセル閾値電圧の制御性能との関係を示す情報である請求項1に記載のメモリシステム。
- 前記デバイス特性を示す情報は、各ページの誤り抑制符号化率の組合せと、ビットエラーレート(BER)又はフレームエラーレート(FER)の変化、若しくは、BERとFERとの相対的関係の変化を示す情報である請求項1に記載のメモリシステム。
- 前記誤り抑制符号化器と前記第1誤り訂正符号化器とは、前記誤り抑制符号化によって増加するデータ量と、前記第1誤り訂正符号化によって増加するデータ量との和が一定となるように制御される請求項2に記載のメモリシステム。
- 前記第1誤り訂正符号化器は、前記第1誤り訂正符号化によって増加するデータ量が全処理対象ページで同一となるように前記第1誤り訂正符号化を実行し、
前記誤り抑制符号化器は、前記誤り抑制符号化によって増加するデータ量が多い処理対象ページにおける増加データの一部を、前記誤り抑制符号化によって増加する前記データ量が少ない処理対象ページに書き込むことで、前記第1パリティを除いたデータ量が全処理対象ページで同一となるように、前記誤り抑制符号化を実行する
請求項2に記載のメモリシステム。 - ページ当たりに記憶される論理データ量を減らし、削減分を前記誤り抑制符号化器の前記誤り抑制符号化率を下げることに使用する請求項1に記載のメモリシステム。
- 前記複数のメモリセルのうちの一部の複数のメモリセルは、複数のページに対応するメモリセルグループを構成し、
前記ライトデータは、前記メモリセルグループが構成する前記複数のページそれぞれに格納される複数のページデータで構成されたデータクラムであり、
前記誤り抑制符号化率決定部は、前記処理対象ページを示す情報と前記処理対象ページのデバイス特性を示す情報とのうちの少なくとも1つを基に、前記複数のページデータそれぞれのサブデータクラムへの分割数を決定し、
前記誤り抑制符号化器は、前記誤り抑制符号化率決定部で決定された前記分割数に基づいて前記複数のページデータそれぞれを1以上のサブデータクラムに分割し、前記サブデータクラムごとにデータ変換の実行有無を決定し、前記サブデータクラムそれぞれに対する前記データ変換の実行有無を示すフラグを前記ページデータに付加し、前記付加されたフラグに従って前記サブデータクラムそれぞれにデータ変換を実行する
請求項1に記載のメモリシステム。 - 前記誤り抑制符号化器は、前記データクラムを構成する前記複数のページデータに付加された前記フラグの全通りの組合せそれぞれに従って前記サブデータクラムそれぞれにデータ変換を実行することで、前記フラグの全通りの組合せに関するデータ変換候補を生成し、前記生成したデータ変換候補の中から所定の選択ルールに従って1つのデータ変換候補を選択し、前記選択したデータ変換候補を前記誤り抑制符号化済みの前記ライトデータとする請求項8に記載のメモリシステム。
- 前記誤り抑制復号器は、前記フラグに従って、前記サブデータクラムごとに、前記データ変換の逆変換である誤り抑制復号を実行する請求項8に記載のメモリシステム。
- 前記誤り抑制符号化済みの前記ライトデータに対してページ内方向の第1誤り訂正用の第1パリティを付加する第1誤り訂正符号化を実行する第1誤り訂正符号化器と、
前記不揮発性メモリの前記処理対象ページから読み出された前記リードデータに対して前記第1パリティを用いた第1誤り訂正を行う第1誤り訂正復号器と、
前記処理対象ページを示す情報と前記処理対象ページのデバイス特性を示す情報とのうちの少なくとも1つを基に、前記第1誤り訂正符号化器及び前記第1誤り訂正復号器の誤り訂正符号化率を決定する誤り訂正符号化率決定部と、
をさらに備え、
前記メモリインタフェースは、前記第1パリティが付加された前記誤り抑制符号化済みの前記ライトデータを前記処理対象ページに書き込み、
前記誤り抑制復号器は、前記第1誤り訂正復号器による前記第1誤り訂正済みの前記リードデータに対して前記誤り抑制復号を実行する
請求項8に記載のメモリシステム。 - 前記誤り抑制符号化済みの複数のページデータで構成される多次元の誤り訂正符号に対してページ間の第2誤り訂正用の第2パリティを付加する第2誤り訂正符号化を実行する第2誤り訂正符号化器と、
前記誤り抑制符号化済みの各ページデータ及び前記第2誤り訂正符号化で生成された前記第2パリティに対してページ内方向の第1誤り訂正用の第1パリティをそれぞれ付加する第1誤り訂正符号化を実行する第1誤り訂正符号化器と、
前記不揮発性メモリの前記処理対象ページから読み出された前記リードデータに対して前記第1パリティを用いた前記第1誤り訂正を行う第1誤り訂正復号器と、
前記第1誤り訂正済みの前記リードデータに対して前記第2パリティを用いた前記第2誤り訂正を行う第2誤り訂正復号器と、
前記処理対象ページを示す情報と前記処理対象ページのデバイス特性を示す情報とのうちの少なくとも1つを基に、前記第1誤り訂正符号化器及び前記第1誤り訂正復号器の誤り訂正符号化率を決定する誤り訂正符号化率決定部と、
をさらに備え、
前記メモリインタフェースは、前記第1パリティが付加された前記誤り抑制符号化済みの前記ライトデータ及び前記第2パリティを前記処理対象ページに書き込み、
前記誤り抑制復号器は、前記第2誤り訂正復号器による前記第2誤り訂正済みの前記リードデータに対して前記誤り抑制復号を実行する
請求項8に記載のメモリシステム。 - 前記多次元の誤り訂正符号は、データ長が同一である前記複数のページデータで構成されている請求項12に記載のメモリシステム。
- 前記多次元の誤り訂正符号は、前記複数のページデータのうち、フラグ長が短いページデータに対して所定のデータを付加することで、前記複数のページデータのデータ長を揃える請求項12に記載のメモリシステム。
- 前記多次元の誤り訂正符号は、前記複数のページデータのうち、フラグ長が短いページデータに対して、フラグ長が長いページデータの一部のフラグデータを再配置することで、前記複数のページデータのデータ長を揃える請求項12に記載のメモリシステム。
- 前記複数のメモリセルそれぞれは、1つのセルに2ビットのデータを記憶可能なメモリセル、1つのセルに3ビットのデータを記憶可能なメモリセル、又は、1つのセルに4ビットのデータを記憶可能なメモリセルである請求項1に記載のメモリシステム。
- 不揮発性メモリと、
ライトデータに対してページ内方向の第1誤り訂正用の第1パリティを付加する第1誤り訂正符号化を実行する第1誤り訂正符号化器と、
前記第1誤り訂正符号化済みの前記ライトデータに対して誤り抑制符号化を実行する誤り抑制符号化器と、
前記誤り抑制符号化済みの前記ライトデータに対してページ間方向の第2誤り訂正用の第2パリティを付加する第2誤り訂正符号化を実行する第2誤り訂正符号化器と、
前記第2誤り訂正符号化済みの前記ライトデータを前記不揮発性メモリに書き込み、前記不揮発性メモリから前記第2誤り訂正符号化済みの前記ライトデータをリードデータとして読み出すメモリインタフェースと、
前記不揮発性メモリから読み出された前記リードデータに第2誤り訂正を行う第2誤り訂正復号器と、
前記第2誤り訂正済みの前記リードデータに対して誤り抑制復号を実行する誤り抑制復号器と、
前記誤り抑制復号済みの前記リードデータに対して第1誤り訂正を行う第1誤り訂正復号器と、
を備えるメモリシステム。 - 前記誤り抑制符号化器による前記誤り抑制符号化は、
前記第1誤り訂正符号化済みの前記ライトデータに対し、第1ビット値と第2ビット値との出願頻度に偏りが生じるように、第1所定単位でビット反転とビット非反転とを制御し、
前記ビット反転が選択された前記第1所定単位のライトデータの全ビットをビット反転することでビット反転データを生成し、
前記第1所定単位よりも小さいか等しい第2所定単位で前記ビット反転データを分割して分割ビット反転データを生成し、
前記分割ビット反転データ単位でビットを入れ替えるビットスワップ処理を実行する
ことを含む請求項17に記載のメモリシステム。 - 前記誤り抑制符号化器による前記誤り抑制符号化は、
前記第1誤り訂正符号化済みの前記ライトデータに対し、第1ビット値と第2ビット値との出願頻度に偏りが生じるように、第1所定単位でビット反転とビット非反転とを制御し、
前記ビット反転が選択された前記第1所定単位のライトデータのうち除外対象ビット列の少なくとも一部を除くビットをビット反転する
ことを含み、
前記除外対象ビット列は、前記第1所定単位の入力データを前記第1所定単位より小さいか等しい第2所定単位で分割した分割入力データの部分ビット列であって、第1ビット値と第2ビット値との出願数が等しい
請求項17に記載のメモリシステム。
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