JP5232013B2 - フラッシュメモリにおける誤り訂正のための方法およびシステム - Google Patents

フラッシュメモリにおける誤り訂正のための方法およびシステム Download PDF

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Description

関連出願
本願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づき、以下の米国仮出願の恩恵を主張する。以下の米国仮出願はすべて、共通の譲渡人を有し、参照によりその内容がすべて本願に組み込まれる。
仮出願第６０／７６０，６２２号（発明の名称：「フラッシュメモリ−誤り訂正−」、出願日：２００６年１月２０日）
仮出願第６０／７６１，８８８号（発明の名称：「符号化および信号処理に基づくフラッシュメモリの記憶容量の拡大」、出願日：２００６年１月２５日）
仮出願第６０／７７１，６２１号（発明の名称：「符号化および信号処理に基づくフラッシュメモリの記憶容量の拡大」、出願日：２００６年２月８日）
本願はまた、同時に出願された米国特許出願第１１／５９８，１７８号（発明の名称：「符号化および信号処理を行うフラッシュメモリ」、出願日：２００６年１１月８日）に関する。当該特許出願も、共通の譲渡人を有し、参照によりその内容がすべて本願に組み込まれる。
本発明は概して、集積回路に関する。特に本発明は、多重レベル固体不揮発性メモリにおいて誤り訂正を実施するための方法およびシステムに関する。
フラッシュＥＥＰＲＯＭメモリ等の固体不揮発性メモリは多岐にわたる電子アプリケーションにおいて利用されている。フラッシュメモリは、コンパクトフラッシュ（ＣＦ、登録商標）、マルチメディアカード（ＭＭＣ）、およびセキュアデジタル（ＳＤ）などの数多くのメモリカードフォーマットで利用されている。そういったカードを使用する電子システムには、パーソナルコンピュータ、ノート型コンピュータ、手持ちコンピュータデバイス、カメラ、ＭＰ３音声プレーヤ等がある。フラッシュＥＥＰＲＯＭメモリはまた、多くのホストシステムにおいて大容量ストレージとして利用されている。
従来の固体メモリは、２つの異なる値（０または１）のいずれか一方を取り得る２進数つまり「ビット」を並べることによって情報を格納している。ビットはグループ分けされることによって、より大きな数字を表現する。
大半の固体不揮発性メモリデバイスと同様に、フラッシュＥＥＰＲＯＭには欠陥および不良が発生し得る。誤りの原因は幾つかあるが、プログラミング動作、消去動作および読み出し動作などのメモリデバイスにおける通常の動作によるストレスおよび周囲条件が原因でメモリ状態のしきい値レベルが次第にずれてしまうことが挙げられる。動作中にエラーが発生しないように、フラッシュメモリデバイスは誤り訂正符号（ＥＣＣ）技術を利用する。通常はプログラミング動作において、データセクタの終端に添付される冗長ビット（パリティビット）がコントローラによって生成される。例えば、５１２バイトのデータセクタには１６バイトのＥＣＣデータが添付され得るので、合計５２８バイトのページとなる。読み出し動作において、１６バイトのＥＣＣデータに含まれる冗長データを用いて、フラッシュメモリから読み出されるデータにおいて誤りを検出および訂正する。
従来のメモリの最大記憶密度は、各ストレージ素子のサイズと単一の集積回路チップ上に集積され得るストレージ素子の数とによって決まる。記憶密度の向上は通常、メモリセルを製造する場合の処理形状における線幅を縮小することによって図られてきた。
固体不揮発性メモリの密度を大きくするために用いられる技術は上記以外に、１メモリセルに２ビット以上を記憶する方法、つまり、多重レベルメモリセル技術が挙げられる。任意のメモリセルに電荷が格納されているかどうかを感知する（つまり、２進法セル）のではなく、多重レベルメモリでは、容量性ストレージセルに格納されている電荷量を感知するセンス増幅器を利用する。２進数よりも大きい単位、例えば、４レベル（セル当たり２ビット）、８レベル（セル当たり３ビット）、１６レベル（セル当たり４ビット）等の単位に情報を量子化し、このような多重レベルの単位で格納することによって、メモリを高密度化することができる。例えば、４つの異なるしきい値レベルを生成するべくセルがプログラミングされると、４つの異なる読み出しレベルが実現される。１セルにつき４レベル信号が提供される場合、固体不揮発性メモリの各セルには２つのデータビットを符号化し得る。多重レベルメモリ技術により、各メモリセルが２つ以上のビットを格納することができるので、メモリセルの数を増やすことなく、より高密度のメモリを製造することが可能となる。例示のみを目的として説明すると、１セル当たり２ビットを格納できるメモリセルであれば、３つのプログラミング状態と１つの消去状態とが実現され得る。図１は、４レベルで量子化を行う固体不揮発性メモリのセルについて、電圧の関数として確率分布関数（ＰＤＦ）を示す簡略図である。図１に示したメモリセルによると、４つのプログラミング状態が利用されている。同図に示すように、固体不揮発性メモリによっては、プログラミング特性のＰＤＦにおいて、より低い電圧レベルにおいてより広い分布が見られる。
なお、本出願に対応する外国の特許出願においては下記の文献が発見または提出されている。
米国特許出願公開第２００１／００２５３５８号明細書 米国特許出願公開第２００２／００３８４４０号明細書 米国特許出願公開第２００４／００４２２９４号明細書 米国特許出願公開第２００２／００３８４４０号明細書 米国特許出願公開第２００１／００２５３５８号明細書 米国特許出願公開第２００４／００４２２９４号明細書 米国特許第６２７９１３３号明細書 Supplementary European Search Report mailed June 29, 2009, for International Application No. PCT/US2007001620 Examination Report mailed September 28, 2009, for European Patent Application No. 07718319.2 Examination Report mailed September 28, 2009, for European Patent Application No. 07718293.9
しかし、セルにおける量子化レベルの数を増やすと、隣接するレベル間の電圧差が小さくなってしまう。多重レベル符号化システムにおいてこのように電圧差が小さくなることは、信号距離（ハミング距離）減少（Ｄｍｉｎ減少）と呼ばれることもある。信号距離減少は、不揮発性メモリの書き込み（プログラミング）動作および読み出し動作の両方の性能に影響を及ぼし得る。プログラミングにおいては、単にセルを完全に充電または完全に放電させることよりも、複数の離散した充電単位を容量性セルに移すことの方が、より困難である。このため、任意のセルに対して移される電荷量が不確実であると、レベルシフトが生じてしまう場合があり、この結果セルに間違ったレベルが格納されるという「プログラミング乱れ」が発生してしまう。読み出し動作においては、ある信号レベルの分布が隣接する信号レベルの分布と重複していると「読み出し乱れ」が発生してしまう。信号距離が減少するので、セルに格納される離散値の数が増加すると、２進数のストレージセルに比べてセルのノイズマージンが減少してしまい、ストレージ素子の読み出しにおいてエラーがより発生しやすくなってしまう。読み出し乱れは、図１に示すようにノイズ分布がより大きいという特徴を持つ低レベルの信号においてより発生しやすい。
多重レベル固体不揮発性メモリにおいて隣接するレベル間の電圧分離度が低下すると、従来の固体不揮発性メモリセルに比べて、誤りが増えてしまうことがある。このため、多重レベルセルを有する固体不揮発性メモリを動作させる方法および技術を改善することが求められている。
本発明の一実施形態は、固体不揮発性メモリユニットを提供する。該メモリユニットは、第１のデジタルレベル数で特徴付けられるデータを格納する多重レベル固体不揮発性メモリアレイを備える。該メモリユニットはさらにアナログ／デジタルコンバータを備える。当該アナログ／デジタルコンバータは、多重レベル固体不揮発性メモリアレイからデータを受け取る。当該アナログ／デジタルコンバータはさらに、第１のデジタルレベル数よりも多い第２のデジタルレベル数で特徴付けられるデジタル信号を出力する。
本発明の別の実施形態は、固体不揮発性メモリユニットを操作する方法を提供する。当該方法は、第１のデータを符号化することと、多重レベル固体不揮発性メモリアレイに、符号化された第１のデータを格納することとを含む。格納される符号化された第１のデータは、第１のデジタルレベル数で特徴付けられる。当該方法はさらに、メモリアレイから符号化された第１のデータを取り出すことと、取り出したデータを、多重レベル固体不揮発性メモリアレイに対応付けられた数よりも多い数のデジタルレベルにデジタル化することとを含む。
本発明の別の実施形態は、第１のデジタルレベル数で特徴付けられる多重レベル固体不揮発性メモリアレイ用のコントローラを提供する。当該コントローラは、データビット列を受け取り、符号化データビット列を供給する第１の符号器を備える。当該コントローラはさらに、符号化データビット列を、多重レベル固体不揮発性メモリアレイでの格納用のデータシンボル列へと変換するマッパを備える。当該コントローラはさらに、多重レベル固体不揮発性メモリアレイから電圧信号列を受け取り、第１のデジタルレベル数より多い第２のデジタルレベル数で特徴付けられる出力データシンボル列を生成する第１の復号器を備える。
本発明のさらに別の実施形態は、第１のデジタルレベル数で特徴付けられる多重レベル固体不揮発性メモリアレイ用のコントローラを操作する方法を提供する。当該方法は、第１のデータビット列を符号化して符号化データビット列を供給することと、符号化データビット列を変換してデータシンボル列を得ることとを含む。当該方法はさらに、多重レベル固体不揮発性メモリアレイにデータシンボル列を格納することと、データシンボル列を取り出すこととを含む。当該方法はさらに、データシンボル列を復号して、第１のデジタルレベル数より多い第２のデジタルレベル数で特徴付けられる出力データシンボル列を供給することを含む。
本発明の一実施形態は、固体不揮発性メモリユニットを提供する。当該メモリユニットは、第１のデータを符号化する手段と、多重レベル固体不揮発性メモリアレイに、符号化された第１のデータを格納する手段とを含む。格納される符号化された第１のデータは、第１のデジタルレベル数で特徴付けられる。当該メモリユニットはさらに、メモリアレイから符号化された第１のデータを取り出す手段と、取り出したデータを、多重レベル固体不揮発性メモリアレイに対応付けられた数よりも多いデジタルレベル数にデジタル化する手段とを含む。
本発明の別の一実施形態は、第１のデジタルレベル数で特徴付けられる多重レベル固体不揮発性メモリアレイ用のコントローラを提供する。当該コントローラは、第１のデータビット列を符号化して符号化データビット列を供給する手段と、符号化データビット列を変換してデータシンボル列を得る手段とを備える。当該コントローラはさらに、多重レベル固体不揮発性メモリアレイにデータシンボル列を格納する手段と、データシンボル列を取り出す手段とを備える。当該コントローラはさらに、データシンボル列を復号して、第１のデジタルレベル数より多い第２のデジタルレベル数で特徴付けられる出力データシンボル列を供給する手段を備える。
本発明のさらに別の実施形態は、コードで、例えばデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）によって、実施され得る。そのような一実施形態は、第１のデータを符号化するコードと、多重レベル固体不揮発性メモリアレイに、符号化された第１のデータを格納する手段とを含む。格納される符号化された第１のデータは、第１のデジタルレベル数で特徴付けられる。当該実施形態はさらに、メモリアレイから符号化された第１のデータを取り出すコードと、取り出したデータを、多重レベル固体不揮発性メモリアレイに対応付けられた数よりも多いデジタルレベル数にデジタル化するコードとを含む。
コード、例えばＤＳＰによって実施されうる別の実施形態は、第１のデジタルレベル数で特徴付けられる多重レベル固体不揮発性メモリアレイを制御するコードを提供する。当該実施形態は、第１のデータビット列を符号化して符号化データビット列を供給するコードと、符号化データビット列を変換してデータシンボル列を得るコードとを含む。当該実施形態はさらに、多重レベル固体不揮発性メモリアレイにデータシンボル列を格納するコードと、データシンボル列を取り出すコードとを含む。当該実施形態はさらに、データシンボル列を復号して、第１のデジタルレベル数より多い第２のデジタルレベル数で特徴付けられる出力データシンボル列を供給するコードを含む。
従来技術と比較して、本発明は多くの効果を実現する。例えば、本発明の実施形態は格納密度が向上した固体不揮発性メモリシステムを提供する。また、実施形態によっては、固体不揮発性メモリから読み出されるデータの信頼性を向上させる。実施形態はそれぞれ、上記の効果のうち１以上の効果を上記以外の効果と共に実現し得る。上記およびそれ以外の効果は本明細書においてより詳細に説明され、以下に説明する図面を参照しつつより具体的に説明する。
４レベルで量子化を行う固体不揮発性メモリのセルについて、電圧の関数として確率分布関数を示す簡略図である。
非符号化１ビットＰＡＭを示す信号空間（コンステレーション）ダイヤグラムである。
平均出力が１であるＰＡＭを用いて変調される２ビットデータを示す信号空間ダイヤグラムである。
固体不揮発性メモリのセルに利用される、ピーク値が±１に限定されたＰＡＭを用いて変調した２ビットデータを示す信号空間ダイヤグラムである。
本発明の一実施形態に係る、誤り修正符号を有する固体不揮発性メモリユニットの一例を示す簡略ブロック図である。
本発明の一実施形態に係る、アナログ／デジタルコンバータを組み込んだ固体不揮発性メモリユニットを示す簡略ブロック図である。
本発明の別の実施形態に係る、誤り訂正を行う固体不揮発性メモリユニットを示す簡略ブロック図である。
本発明の実施形態例に係るメモリユニットのワードエラーレート（ＷＥＲ）と従来の非符号化システムとを比較する図である。
本発明の一実施形態に係る、レートが１／２の畳み込み符号器の一例を示す様々なブロックである。
本発明の一実施形態に係る、２次元集合分割の一例を示す図である。
従来のＴＣＭ符号器を示す簡略ブロック図である。
本発明の一実施形態に基づき、集合分割と反復符号とを組み合わせた例を示す図である。
本発明の一実施形態に係る、内部符号と外部符号とを含む２レベルシステムを示す簡略図である。
本発明の別の実施形態例に係る、２レベル符号化チャネルを示す簡略ブロック図である。
本発明に係る、セクタサイズおよびコードワードサイズの例を示す。 本発明に係る、セクタサイズおよびコードワードサイズの例を示す。 本発明に係る、セクタサイズおよびコードワードサイズの例を示す。
本発明の一実施形態に係る、３元インターリーブセルの一例を示す図である。
本発明の実施形態例が提供するインターリーブ方法を示す、概略図である。
図１３Ａに示した方法でインターリーブを行ったシステムについて、ＳＮＲの関数としてＳＥＲをプロットした図である。
本発明が実施され得るデバイスを示す図である。 本発明が実施され得るデバイスを示す図である。 本発明が実施され得るデバイスを示す図である。 本発明が実施され得るデバイスを示す図である。 本発明が実施され得るデバイスを示す図である。 本発明が実施され得るデバイスを示す図である。 本発明が実施され得るデバイスを示す図である。 本発明が実施され得るデバイスを示す図である。
図２Ａは、非符号化１ビットパルス振幅変調（ＰＡＭ）を示す信号空間（コンステレーション）ダイヤグラムである。非符号化１ビットＰＡＭによると、情報は０（−１ボルト）または１（＋１ボルト）として格納される。図２Ｂは、平均出力が１であるＰＡＭを用いて変調される２ビットデータを示す信号空間ダイヤグラムである。２ビットで定められる４つの状態、つまり「００」状態、「０１」状態、「１０」状態および「１１」状態が、４つの可能な電圧レベル、例えば−３／√５ボルト、−１／√５ボルト、＋１／√５ボルト、および＋３／√５ボルトのうちのいずれか１つにマッピングされている。これらの電圧レベルを所与とすると、１／２符号レートの２ポイントＰＡＭ（２−ＰＡＭ）および４ポイントＰＡＭ（４−ＰＡＭ）はともに、スペクトル効率が１ビット／セルとなり、出力が等しいという特徴を持つ。図２Ｂに図示した変調方法について、グレイマッピングに基づく４状態の符号は自然マッピングの４状態よりも低いビットエラーレートを実現する。
固体不揮発性メモリデバイスでは、フローティングゲートに印加される最大電圧によって、多重レベルシンボルのマッピングに利用され得る最大電圧に上限が課される。この結果、適用される変調方法および符号化方法の信号点（コンステレーション）の値のピークが制約されることになる。従って固体不揮発性メモリデバイスにおいては、信号点（コンステレーションポイント）についてこの制限を考慮しなければならない。固体不揮発性メモリシステムが持つ最大電圧が制限されてしまうという特性は、追加で出力を増加させることできる他のチャネルとは対照的である。従って、本発明の実施形態では、上記の制限があるにも関わらず動作可能に構成された多重レベル不揮発性固体メモリ用の変調方法および符号化方法を利用する。
図２Ｃは、固体不揮発性メモリのセルに利用される、ピーク値が±１に限定されたＰＡＭを用いて変調した２ビットデータを示す信号空間ダイヤグラムである。シンボル「００」は、−１ボルトの信号振幅にマッピングされ、シンボル「１０」は＋１ボルトの信号振幅にマッピングされる。これらの電圧が、本例では、任意の固体不揮発性メモリセルに格納される最大電圧に対応する。不揮発性固体メモリセル全体における最大許容電圧を考慮するべく出力スケール（ｐｏｗｅｒ ｓｃａｌｉｎｇ）を利用すると、二乗自由距離（ｓｑｕａｒｅｄ ｆｒｅｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ）が５／９倍に減少することが分かる。この結果、非符号化２ＰＡＭシステムと比較すると、符号化ゲインが０ｄＢとなる。
レベルの数が増加するにつれて、信号ノイズ比（ＳＮＲ）が減少する。しかし、ＳＮＲの減少の傾斜は、上記の２つのシステムにおいて異なる。図２Ｂおよび図２Ｃにおいて、ＳＮＲは信号空間（コンステレーション）マップにおける直近の隣接点間の最小距離に関連している。このため、固体不揮発性メモリデバイスにおける電圧に関する制約によって、最小距離およびＳＮＲが低減されることになる。従って、任意のレベル数において、メモリシステムは一般的に、他の公知のシステムに比べるとＳＮＲが低くなっている。こういった違いがあるので、本発明の実施形態に係る符号化方法および変調方法は、固体不揮発性メモリに特徴的な環境に適応している。
信号配置（コンステレーション）のエネルギーが等しいと仮定すると、非符号化システムの場合、エラー確率（Ｐｕｎｃｏｄｅｄ）の上限は以下のように表される。
Figure 0005232013
 ここで、Ａｍｉｎは直近の隣接点の数で、
Figure 0005232013
 は信号配置（コンステレーション）における２点間の二乗最小距離（ｍｉｎｉｍｕｍ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｓｑｕａｒｅｄ）で、Ｑ（ｘ）は余誤差関数（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｅｒｒｏｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）である。
符号化システムの場合は以下のようになる。
Figure 0005232013
 ここで、ｄｆｒｅｅは最小距離である。
漸近符号化ゲインは以下のように定義される。
Figure 0005232013
符号化システムの最小距離ｄｆｒｅｅは通常、非符号化システムに比べて大きくなる。この結果、漸近符号化ゲインは１より大きくなる。しかしながら、直近の隣接点の数もまた増加するので、実質符号化ゲインはいくらか減少する。
図３Ａは、本発明の一実施形態に係る、ＥＣＣを有する固体不揮発性メモリユニット３００の一例を示す簡略ブロック図である。多重レベル固体不揮発性メモリ３１４の多重レベルメモリセルに書き込まれるユーザデータは、冗長シンボルを追加するべく、符号器３１０によってＥＣＣ符号化されている。このように符号化されたデータは、チャネル符号化のために変調器３１２に送られる。本発明の実施形態によると、数多くある符号化方法および変調方法のうちいずれを用いてもよい。
多重レベル固体不揮発性メモリ３１４は、変調器３１２から、符号化され且つ変調されたデータを受け取る。多重レベル固体不揮発性メモリ３１４はフラッシュＥＥＰＲＯＭなどであってよい。多重レベルフラッシュメモリは一般的に、１以上のフラッシュメモリセルアレイと読み書き（プログラミング）回路とを備える。多重レベルフラッシュメモリ以外のほかの固体不揮発性メモリ技術も、本発明の範囲に含まれる。本願ではフラッシュメモリなどのフローティングゲートメモリセルを説明するが、これは単に例示を目的としているのみである。本明細書において説明する本発明の実施形態は、適当に変形することによって、フローティングゲート技術以外のメモリ技術にも応用される。当業者には数多くの変更例、変形例、代替例が明らかである。
多重レベル固体不揮発性メモリ３１４からデータが読み出されて、復調器３１６および復号器３１８に送られる。本発明の実施形態に係る復調器は、多重レベル固体不揮発性メモリ３１４に格納されていたデータに関するソフト情報を抽出するべく構成された信号処理ロジックを有する。従来の２進法不揮発性メモリシステムでは、あるセルに関連付けられた電圧値が任意のしきい値より低いか高いかを判定するしきい値検出器が用いられる。このようなしきい値を利用する方式は多重レベルメモリシステムでも利用される。多重レベルメモリシステムでは単に、しきい値検出回路が使用するしきい値の数が増える。プロセスなどの変化を追跡してその結果に基づいてしきい値を調整する回路を有する多重レベルメモリシステムもあるが、このようなシステムは、多重レベルシステムのレベルの数に等しい複数の可能な値から選ばれた値を出力する。このため例えば、従来の４レベル不揮発性メモリの場合、センス増幅器は４つのレベルのうち１つのレベルを表すデータ信号を生成する。
従来の多重レベルメモリシステムとは対照的に、本発明の実施形態は、多重レベル固体不揮発性メモリ３１４が利用するレベル数よりも多い数の値を取り得る出力を生成する復調器を利用している。この情報は、出力が多重レベルメモリに格納されている値以外の情報も含むので、ソフト情報と呼ばれることもある。例示のみを目的として説明すると、復調器３１６の一部として設けられる、または復調器３１６と組み合わせられて動作するアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータまたは検出器は、例えば４レベルメモリと通信するべく設けられたセンス増幅器が検出した値に応じて、例えば３２個の値を取り得る出力信号を提供する。本発明の実施形態は、３２レベルの出力信号を利用する場合に限定されるものではなく、例えば８レベル、１６レベルまたはそれ以上のレベルを持つ出力信号が本発明の範囲に含まれる。アプリケーションによっては、ソフト情報は処理されるべくソフト情報復号器（不図示）に送られる。本発明の実施形態によると、復調器３１６が提供するソフト情報は、固体不揮発性メモリ３１４からのデータの読み出しの信頼性を向上させるべく信号処理動作において利用される。
本発明の実施形態によると、符号器３１０、変調器３１２、復調器３１６および復号器３１８は、多重レベル固体不揮発性メモリ３１４と通信するコントローラの構成要素である。メモリデバイスは通常、１つのカードに実装される１以上のメモリチップを備える。メモリチップはそれぞれ、メモリセルアレイとプログラミング、読み出しおよび消去等の動作を行う集積回路とを含み得る。本発明の実施形態によると、上記のような動作を行うコントローラ回路は、メモリチップが配設されている集積回路（ＩＣ）内に設けられるとしてもよいし、設けられないとしてもよい。本明細書で言及するコントローラは、符号化／復号および変調／復調を実行するものに限定されず、ウェアレベリングおよびインターフェースなどのほかの機能を実現し得る。
本発明の実施形態によれば、システム設計において既存の固体不揮発性メモリのメモリ密度を大きくすることが可能となる。本明細書においてより詳細に説明されているが、本明細書で開示している技術および方法を用いると、従来のシステムと比較して、読み出しエラーおよび書き込みエラーの修正が改善される。このため、例えば８レベルアプリケーションに対して、レベルを追加することによって例えば４レベルメモリシステムを利用しようと試みた場合に読み出し動作において任意の性能測定では許容可能な水準を超える数のエラーが発生しても、本明細書にて提案する技術を用いて復調プロセスにおいてそれらのエラーを補正し得るので、例えば８レベルアプリケーションにおいて４レベルメモリシステムを使用することが可能となる。このため本発明は、メモリアレイ、センス増幅器等の一部の構成要素を変更することなく、既存の固体不揮発性メモリシステムのメモリ密度を高めることができる。
図３Ｂは、本発明の一実施形態に係る、ＡＤコンバータを組み込んだ固体不揮発性メモリユニット３５０を示す簡略ブロック図である。図３Ｂに示すように、符号器３６０および変調器３６２は、多重レベル不揮発性固体メモリ３６４に対して、符号化され且つ変調されたデータを与える。ＡＤコンバータ３６６は、多重レベル不揮発性固体メモリ３６４から信号を受け取る。ＡＤコンバータ３６６が出力するデジタル信号は、多重レベル不揮発性固体メモリ３６４に対応付けられたレベル数よりも、分解能が高い（レベル数が多い）。例示のみを目的として説明すると、ある実施形態において、多重レベル不揮発性固体メモリ３６４は例えば、各セルに２ビットを格納する４レベルメモリである。読み出し動作において、ＡＤコンバータ３６６は、メモリ３６４の１以上のセルに対応付けられたアナログ信号を、アプリケーションに応じて、例えば８個、１６個、３２個または６４個のレベルのいずれかに変換する。他の実施形態では、４レベルより多数のレベル数を用いる。復調器３６８に常駐する信号処理アルゴリズムは、ＡＤコンバータ３６６の出力に基づいて、セルに格納されている４レベルのうちの１つのレベルと対応するデータを当該セルが含む確率を判定する。当業者には数多くの変更例、変形例、代替例が明らかである。
従来の固体メモリでは、データがメモリから読み出されると、当該データの誤りを検出および修正するべくＥＣＣ技術が利用される。このようなＥＣＣ技術は単に、センス増幅器が生成するバイナリデジタルデータまたは多重レベルデジタルデータに対して作用する。一方本発明によると、復調器３１６が生成および利用するソフト情報は単にバイナリデジタルデータまたは多重レベルデジタルデータだけではなく、さらに追加の情報も含んでいる。ソフト情報は通常分布によって表される。この分布は、データが、多重レベルシステムのレベル数と同数の、しきい値によって得られるデジタル値になってしまえば通常は適用できない信号処理技術を実施する上で有用である。
本発明の実施形態によれば、非符号化システムと比較した場合に多重レベル固体不揮発性メモリシステムにおいて、正の符号化ゲインが得られる。表１は、符号の状態数の関数として、非符号化１ビット／セルの不揮発性メモリに対する畳み込み符号化２ビット／セルの多重レベル不揮発性メモリの符号化ゲインの一例を示す。第１行目に示すように、４つの状態を取り得るシステムの場合（図２Ａ乃至図２Ｃに図示）、非符号化システムに対する符号化ゲインは０ｄＢである。しかし、状態数が増えるに従って、非符号化システムに対する符号化ゲインが正となる。
Figure 0005232013
表２は、符号の状態数の関数として、非符号化２ビット／セルの多重レベル不揮発性メモリに対する畳み込み符号化３ビット／セルの多重レベル不揮発性メモリの符号化ゲインを示す。状態数が４以上である１ビット／セル多重レベル不揮発性メモリについて示したように、非符号化システムに対する符号化ゲインは状態数が４以上のシステムについて正である。
Figure 0005232013
図４は、本発明の別の実施形態に係る、誤り訂正を行う固体不揮発性メモリユニットを示す簡略ブロック図である。図４に示すように、外部符号器４１０は内部符号器４１２に符号化データを与える。例えば、外部符号器４１０はリードソロモン符号器で、内部符号器はＬＤＰＣ符号器であってよい。これらの符号化技術は単に例として挙げられているに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。当業者には数多くの変更例、変形例、代替例が明らかである。変調器４１４は、内部符号器４１２から符号化データを受け取り、プログラミング動作において多重レベル固体不揮発性メモリ４１６へと格納される前に当該データを変調する。読み出し動作において、多重レベル固体不揮発性メモリ４１６に格納されているデータが取り出されて、復調器４１８、内部復号器４２０および外部復号器４２２へと送られる。
本発明の実施形態によれば、送信データに構造化冗長性を付加することによって、出力および／または帯域幅が限定されたチャネルのビットエラーレート（ＢＥＲ）特性を改善するべく、前方誤り訂正（ＦＥＣ）符号を含む誤り訂正符号（ＥＣＣ）は幾つ用いてもよい。例えば、付加的なバーストノイズ（ランダムマルチビットエラー）を持つチャネルに対してデータブロックを符号化するべくブロック符号を利用し得る。本発明は符号化および格納の前にユーザデータを操作しない系統的符号器と、非系統的符号器との両方に応用され得ると理解されたい。
例えば、ハミング符号、ＢＣＨ符号、リード・ミュラー符号およびアレイ符号といった２進数符号およびリードソロモン（ＲＳ）符号のような非２進数符号を含む様々な線形ブロック符号のうちいずれを利用するとしてもよい。ブロックサイズの選択はＳＮＲと利用される符号とに応じて決まる。例えば、電圧レベルが１セル当たり４から８に増加し、３つのセルごとにグループ化されて９ビットシンボルを形成すると仮定する。ＧＦ（２９）に基づいて（５１１，４５１）リードソロモン符号を適用し、コードワード長は５１１＊９＝４５９９ビットで、符号レートは４５１／５１１〜＝０．８８３である。この場合、符号化システムの記憶容量は３＊４５１／５１１〜＝２．６ビット／セルで、非符号化４レベルシステムに比べると容量が３２％増加していることになる。このような符号化システムのワードエラーレート（ＷＥＲ）と４レベル非符号化システムを図５で比較する。同図から、ＷＥＲ＜１０−８の場合はＲＳ符号化システムは非符号化システムより性能が優れていることが分かる。つまり、上記のＲＳ符号によれば信頼性および容量が改善される。
本発明の別の実施形態例によると、例えば、ノイズがシンボル毎に独立している場合、畳み込み符号を用いてデータを符号化する。畳み込み符号は、符号化データに相関を組み込むので、復号器において最小距離が大きくなる。畳み込み符号は、ガウスノイズの影響を受ける固体不揮発性メモリに格納された、または、そのようなメモリから読み出された、シリアル転送データに適用される。畳み込み符号は進行性符号である。どの時点においても、畳み込み符号器の出力は、それ以前および現在の入力値の両方に依存し得る。このため、畳み込み符号は一般的に、整列した一連のデータ値における誤りを訂正するために用いられる。従って、そのような符号は、整列した一連のストリーム（つまり、データストリーム）としてデータを格納および読み出す多重レベル固体不揮発性メモリで利用され得る。
復号器は、ハード決定入力または多重レベル量子化入力の一方を受け取る。ソフト入力の方が、検出器で発生させる誤りが少ないことは公知である。図６は、レートが１／２の畳み込み符号器６００の一例を示す様々なブロックである。２を法とする加算器６１０が生成する出力Ｃ２は、シフトレジスタ６０２および６０６と入力Ｕとによって定義される。例えば、電圧レベルが４から８に増加する場合、レートが３／４の畳み込み符号を適用して３＊３／４＝２．２５ビット／セルとすると、記憶容量が１０％増加する。非符号化４レベルシステムと同様のエラーレートを実現するためには、畳み込み符号の自由距離は（７／３）２＝５．４４よりも大きくなければならない。６つのメモリユニットを有する３／４の畳み込み符号器であれば、２６＝６４個の状態を提供するビタビ復号器が必要である。
トレリス符号化変調（ＴＣＭ）は、符号レートおよび符号化ゲインを増加させて且つ復号の複雑性を低減することを目的として、畳み込み符号と集合分割とを組み合わせる。信号点（コンステレーションポイント）の一群は、より小さいサブ群へと分割され得る。この場合、各サブ群に含まれる複数の信号点は、元々の信号配置（コンステレーション）に比べて、より離れて配置される。図７は、２次元集合分割の一例を示す図である。同図において、複数の点「○」は１つのサブ群を表し、複数のバツ印「×」は別のサブ群を表す。元々の信号点間の最小距離がｄであるとすると、各サブ群に含まれる信号点間の最小距離は√２ｄとなる。フラッシュメモリシステムの読み出し経路チャネルなどの加算性ホワイトガウスノイズ（ＡＷＧＮ）チャネルを有するシステムにおいては、システムの性能を決めるパラメータは、畳み込み符号の自由ハミング距離ではなく、送信信号列同士の間の自由ユークリッド距離である。従って、ＴＣＭ設計を最適化する場合にはハミング距離ではなくユークリッド距離を参照する。
図８は、ＴＣＭの一例を示す。入力ビットは２群に分割される。第１群はｋ１ビットを有し、レートがｋ１／（ｋ１＋１）の符号器８０２を経由してサブ群を選択する。第２群は（ｋ−ｋ１）ビットを有し、各サブ群において信号配置（コンステレーション）マッパ８０４を用いて信号点を選択する。以下に、容量が２ビット／セルから２．５ビット／セルへと増加する例を説明する。電圧レベルが８レベルあり、隣接する２つのセル毎に組み合わせて６４ＱＡＭ信号配置（コンステレーション）を形成すると仮定する。６４ＱＡＭ信号配置は４つのコセット（ｃｏｓｅｔ）に分割される。各コセットに含まれる任意の２点間の距離は８＊ｄ０である。レートが３／４の畳み込み符号に基づいてコセットを選択し、２つの非符号化ビットを用いて任意のコセットにおいて点を選択すると仮定する。この場合、符号レートは全体的に５／６となり、２．５ビット／セルとなる。結果として、符号化ゲインは０．４３ｄＢとなる。以上より、このようなＴＣＭ符号化システムは、記憶容量を２５％増加させつつ、非符号化４レベルシステムよりも高い性能を実現する。
不規則構成（ｒａｎｄｏｍ ｃｏｎｓｔｒｕｃｉｔｏｎ）に基づいた符号の中には、反復検出方法によって復号され得るものもある。このような符号には、ターボ符号、つまり直列連結畳み込み符号または並列連結畳み込み符号、低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号、ターボプロダクト符号およびこれらを変形した符合などがある。
ＴＣＭの符号化ゲインは２つの要素に基づいて得られる。一つは、各サブ群において信号点間の距離を大きくする集合分割である。もう一つは、異なるサブ群間のユークリッド距離を大きくする畳み込み符号である。後者の効果は、畳み込み符号以外のゲインが高い符号を利用することによっても実現し得る。集合分割と反復符号を組み合わせる例を図９に示す。１６ＰＡＭシステムが４つのサブ群に分割される場合を考える。この場合、各サブ群に含まれる点同士の間の最小距離は４ｄ０であるので、非符号化システムに比べて１２ｄＢのゲインを実現する。しかし、異なるサブ群の間では最小距離がｄ０のままである。サブ群の選択はＬＤＰＣ符号器９０２が供給するＬＤＰＣ符号化ビットによって決まるので、ゲインが１２ｄＢのＬＤＰＣ符号を利用すれば、システム全体ではゲインが約１２ｄＢとなる。一般的には、システム全体のゲインは、集合分割のゲインと反復符号化のゲインの最小値である。図９に示すＬＤＰＣ符号器９０２は、反復符号ブロックサイズによって定まるコードワード全体に対して作用する必要がある。反復符号以外にも、ＲＳ符号およびＢＣＨ符号などのゲインが高い符号を利用してサブ群選択のために入力の一部を符号化するとしてもよい。
実施形態によっては、符号化ゲインをさらに改善するべく、多段階符号化を利用するとしてもよい。図１０Ａおよび図１０Ｂに、内部符号器と外部符号器とを含む２段階符号化を示す。一実施形態例によると、外部符号器１００２はＲＳ符号器であってよく、内部符号器１００４はＴＣＭ符号器であってよい。ＴＣＭ復号器１００６に起因するバースト性エラーは、ＲＳ復号器１００８によって修正される。
別の実施形態例によると、内部符号器１００４はＬＤＰＣ符号またはターボ符号などの反復符号を実施し、外部符号器１００２はＲＳ符号を実施する。反復符号は、２進数符号であってもよいし、またはシンボルベースの符号であってよい。各シンボルは複数ビットを含み得る。反復符号はＳＩＳＯ（ソフトインプットソフトアウトプット）復号器を用いて復号され得る。一方、ＲＳ符号はＳＩＳＯ復号器またはハード決定復号器を用いて復号され得る。外部ＲＳ復号器１００８はソフト情報をやり取りするべく内部復号器１００６との間で反復を行うとしてもよい。このような反復によって、ソフト情報の質が改善され、各反復の後にはビットエラーの数が減っている。
本明細書での様々な実施形態の説明は、例示を目的としたものに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。記載しているもの以外の符号化技術、インターリーブ技術、変調技術、復調技術、復号技術、マッピング技術なども本発明の範囲に含まれる。
図１から分かるように、プログラミングされたセルのＰＤＦは当該セルのしきい値電圧に応じて異なる。４つのレベルが等距離で離間されている場合、２ボルトから３ボルトの範囲内のしきい値電圧によって定義されるＰＤＦを持つセルに対応するレベルは、分布が広くなっているので、他のレベルよりも誤りが生じやすい。従って、実施形態によっては、制約符号化を行う。特定のパターンを禁止したり、または特定のパターンの頻度を低減させたりする。例えば、２ボルトから３ボルトの範囲内のしきい値電圧によって定義されるＰＤＦを持つセルに対応するデータの頻度を低減することによって、エラーの確率を全体的に低減する。

実施形態によっては、コードワードサイズとセクタサイズとを対応させる。例えば、セクタサイズが２５６キロビットとすると、内部符号および外部符号は１つの外部コードワードが２５６キロビットとなるように構成され得る。セクタサイズに対して、コードワードサイズを小さくしてもよいし大きくしてもよい。図１１Ａでは、セクタサイズはコードワードサイズと等しくなっている。コードワードサイズの方を小さくすると、図１１Ｂに示すようにセクタはそれぞれ複数のコードワードを含む。コードワードサイズの方を大きくすると、図１１Ｃに示すようにコードワードはそれぞれ複数のセクタを含む。一般的に、コードワードサイズが大きくなると、符号化ゲインは増加し、復号遅延は長くなり、復号器の複雑さが増す。
コードワードは、格納に先立ってインターリーブされるとしてもよい。図１２は３元インターリーブセルの一例を示す。当該インターリーブセルでは、セル１２０２がコードワード１を形成し、セル１２０４がコードワード２を形成し、セル１２０６がコードワード３を形成している。欠陥がまたがっているセルの数が３つ以下であれば、当該欠陥が各コードワードで生じさせているシンボルエラーは１つのみであり、３つのシンボルエラーを含む１バーストよりも修正が容易である。
本発明のほかの実施形態例によると、上述したようなデータの符号化は多くの不揮発性固体半導体メモリに対して適用され得る。これらの複数のメモリは、実施形態によっては、物理的に上下方向に積層され得る。例えば、そのような不揮発性固体半導体メモリが８個積層される場合、当該８つのメモリに対してＧＦ（２８）ベースのＲＳ符号が適用され得る。ここで、ＲＳ符号シンボルの各ビットは当該８個のメモリのうちの１つから得られたものである。このような複数のメモリに対して符号化を行うことによって、１つのメモリが大量の欠陥を有している場合のエラー回復処理が改善される。
図１３Ａは、本発明の実施形態例に係るインターリーブ方法を示す概略図である。図１３Ａに示すように、一例としてＴＣＭ符号器である内部符号器はデータの行に対して使用され、一例としてＲＳ符号器である外部符号器はデータのブロック列に対して使用される。本実施形態例は、データが矩形フォーマット（つまりブロック）でメモリセルに書き込まれる固体不揮発性メモリで使用され得る。内部ＴＣＭ符号にかなりの長さのマルチビットエラーが存在する場合、本発明の実施形態によると、複数の独立した外部ＲＳ符号が当該マルチビットエラーによって汚染されたデータを処理する。このため、各ＲＳ符号に影響を及ぼすエラーの数は限られる。図１３Ａによると、ある実施例での列の数は、部分的に最大エラーバースト長によって決まる。行の数は、部分的にブロックコードワード当たりのセクタの数によって決まる。
本発明の実施形態によると、列の数は特定のアプリケーションに応じて予め決まっている。例えば、列の数（インターリーブ深さに関連）が最大エラーバースト長よりも多い場合は、列に対して作用する外部符号器は特定のシンボルエラーレートによって特徴付けられるメモリなしのチャネルと同様である。従って、発生するエラーバーストは、異なる外部符号器符号に影響を与える。シンボルエラーレートは通常ＴＣＭシミュレーションを個別に用いて決定され、エラー確率は個別のモデリングによって推定され得る。一例としてＲＳ符号器である外部符号器のオーバーヘッドの割合は、ブロックコードワードの行のサイズを大きくすることによって、低減され得る。または、オーバーヘッドの割合を一定に保持しつつＲＳ符号の行のサイズを大きくすることができ、この結果、列当たりの修正力を高くすることができる。
図１３Ｂは、図１３Ａに示した方法でインターリーブを行ったシステムについて、ＳＮＲの関数としてＳＥＲをプロットした図である。図１３Ｂに示したデータの算出は、ブロックコードワード当たり１０列および１０セクタに基づいて行われた。他の実施形態では、特定のアプリケーションに応じて、ブロックコードワード当たりの列数およびセクタ数を変更する。比較を目的として、非符号化２ビット／セル４ＰＡＭシステムのＳＥＲを図示する。外部符号器（本例ではＲＳ符号器）の強度が修正力の範囲内で変更される実施例のＳＥＲ値を示している（ｔＲＳ＝１２、１４および１６）。外部符号化の修正力または強度が高くなると、より小さいＳＮＲ値で符号化システムが非符号化システムと等しいレベルまで落ちる。図１３Ｂによると、このように交差する点は、ｔＲＳ＝１２、１４および１６のそれぞれにおいておよそ２２．４ｄＢ、２２．２ｄＢおよび２２．０ｄＢである。
ある実施形態例において、多重レベル固体不揮発性メモリは例えば各セルに２．５ビット／セルを持つ。そのような実施形態によると、２つの隣接する８レベルセル（３ビット／セル）が６４ＱＡＭ変調シンボルを形成する。６４ＱＡＭ変調シンボルの６ビットのうち、５ビットがデータに使用され１ビットが符号化に使用される。このため、これらの実施形態例では、符号レートが５／６で状態毎の分岐の数は４である。このようなシステムでは、５個のデータビットが２つの隣接するセルに格納されるので、２．５ビット／セルを実現する。このような実施形態例によると、非符号化４ＰＡＭシステムと比較した場合の符号化ゲインは、例えば１６状態について０．４２３ｄＢとなり得る。尚、算出には多重性が含まれているので算出結果は変形される。例えば、多重性が二倍になるとおよそ０．２ｄＢの損失が推定される。当業者には、数多くの変更例、変形例および代替例が明らかである。
本発明の別の実施形態例は、例えば３．５ビット／セルの多重レベル固体不揮発性メモリシステムを提供する。そのような実施形態によると、２つの隣接する１６レベルのセル（４ビット／セル）が２５６ＱＡＭ変調シンボルを形成する。２５６ＱＡＭ変調シンボルの８ビットのうち、７ビットがデータに使用され１ビットが符号化に使用される。このため、これらの実施形態例では、符号レートが７／８で状態毎の分岐の数は４である。このようなシステムでは、７個のデータビットが２つの隣接するセルに格納されるので、３．５ビット／セルを実現する。非符号化８ＰＡＭシステムと比較した場合の符号化ゲインは、例えば８状態について０．５２７ｄＢ、１６状態について１．３１７ｄＢとなり得る。尚、算出には多重性が含まれているので算出結果は変形される。例えば、多重性が二倍になるとおよそ０．２ｄＢの損失が推定される。当業者には、数多くの変更例、変形例および代替例が明らかである。
図１４Ａ乃至図１４Ｇは本発明の様々な実施例を示す。図１４Ａを参照すると、本発明はハードディスクドライブ１４００において実現され得る。本発明は、図１４Ａにおいて１４０２として一般的に識別される、信号処理回路および／または制御回路のどちらか一方または両方を実施するとしてもよい。実施形態によっては、ＨＤＤ１４００の信号処理回路および／または制御回路１４０２および／またはその他の回路（不図示）は、データを処理し、符号化および／または暗号化を行って、演算を実施し、および／または、磁気格納媒体１４０６に対して出力される、および／または、磁気格納媒体１４０６から受信されたデータをフォーマットするとしてもよい。
ＨＤＤ１４００は、コンピュータ、携帯情報端末などの携帯用コンピュータデバイス、携帯電話、メディアプレーヤまたはＭＰ３プレーヤなどのホストデバイス（不図示）および／またはそれ以外のデバイスと、１以上の有線通信リンクまたは無線通信リンク１４０８を介して通信し得る。ＨＤＤ１４００は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリなどの低レイテンシ不揮発性メモリ、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）および／またはそれ以外の適切な電子データストレージなどであるメモリ１４０９に接続され得る。
図１４Ｂを参照すると、本発明はＤＶＤドライブ１４１０において実現され得る。本発明は、図１４Ｂにおいて１４１２として一般的に識別される、信号処理回路および／または制御回路のどちらか一方または両方、および／または、ＤＶＤドライブ１４１０の大量データストレージ１４１８を実施するとしてもよい。ＤＶＤドライブ１４１０の信号処理回路および／または制御回路１４１２および／またはその他の回路（不図示）は、データを処理し、符号化および／または暗号化を行って、演算を実施し、および／または、光学格納媒体１４１６から読み出された、および／または、光学格納媒体１４１６に書き込まれるデータをフォーマットするとしてもよい。実施形態によっては、ＤＶＤドライブ１４１０の信号処理回路および／または制御回路１４１２および／またはその他の回路（不図示）はさらに、符号化および／または復号化および／またはＤＶＤドライブに関連するそれ以外の信号処理機能といった機能を実行し得る。
ＤＶＤドライブ１４１０は、コンピュータ、テレビまたはそれ以外のデバイスなどの出力デバイス（不図示）と、１以上の有線通信リンクまたは無線通信リンク１４１７を介して通信し得る。ＤＶＤドライブ１４１０は、不揮発にデータを格納する大量データストレージ１４１８と通信し得る。大量データストレージ１４１８は、図１４Ａに示したようなハードディスクドライブ（ＨＤＤ）を含み得る。ＨＤＤは、約１．８"未満の直径を持つプラッタを１以上有するミニＨＤＤであってよい。ＤＶＤドライブ１４１０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリなどの低レイテンシ不揮発性メモリおよび／またはそれ以外の適切な電子データストレージなどであるメモリ１４１９に接続され得る。
図１４Ｃを参照すると、本発明は高精細テレビ（ＨＤＴＶ）１４２０において実現され得る。本発明は、図１４Ｃにおいて１４２２として一般的に識別される、信号処理回路および／または制御回路のどちらか一方または両方、ＨＤＴＶ１４２０のＷＬＡＮインターフェースおよび／または大容量データストレージを実現するとしてもよい。ＨＤＴＶ１４２０は、有線または無線でＨＤＴＶ入力信号を受信し、ディスプレイ１４２６用のＨＤＴＶ出力信号を生成する。実施形態によっては、ＨＤＴＶ１４２０の信号処理回路および／または制御回路１４２２および／またはその他の回路（不図示）は、データを処理し、符号化および／または暗号化を行って、演算を実施し、データをフォーマットし、および／または、必要に応じてその他のＨＤＴＶ関連処理を行うとしてもよい。
ＨＤＴＶ１４２０は、光学および／または磁気ストレージデバイスのように不揮発にデータを格納する大量データストレージ１４２７と通信し得る。少なくとも１つのＨＤＤは図１４Ａに示す構成を有し、および／または、少なくとも１つのＤＶＤドライブは図１４Ｂに示す構成を有し得る。ＨＤＤは、約１．８"未満の直径を持つプラッタを１以上有するミニＨＤＤであってよい。ＨＤＴＶ１４２０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリなどの低レイテンシ不揮発性メモリおよび／またはそれ以外の適切な電子データストレージなどであるメモリ１４２８に接続され得る。ＨＤＴＶ１４２０はまた、ＷＬＡＮネットワークインターフェース１４２９を介したＷＬＡＮとの接続をサポートし得る。
図１４Ｄを参照すると、本発明は、車両１０３０の制御システム、ＷＬＡＮインターフェースおよび／または大容量データストレージにおいて実現されるとしてもよい。実施形態によっては、本発明は、１以上のセンサから入力を受信するパワートレイン制御システム１４３２を実施する。センサの例を挙げると、温度センサ、圧力センサ、回転センサ、気流センサ、および／または、エンジン操作パラメータ、伝達操作パラメータ、および／またはそれ以外の制御信号といった出力制御信号を１以上生成するそれ以外の適切なセンサなどがある。
本発明は、車両１４３０の別の制御システム１４４０においても実現され得る。制御システム１４４０も同様に、入力センサ１４４２から信号を受信し、および／または、１以上の出力デバイス１４４４に制御信号を出力するとしてもよい。実施形態によっては、制御システム１４４０は、アンチロックブレーキングシステム（ＡＢＳ）、ナビゲーションシステム、テレマティックスシステム、車両テレマティックスシステム、車線逸脱システム、車間距離制御システム、およびステレオ、ＤＶＤ、コンパクトディスク等の車両内エンターテインメントシステムの一部であってよい。これ以外にも実施例は検討されている。
パワートレイン制御システム１４３２は、不揮発にデータを格納する大量データストレージ１４４６と通信し得る。大量データストレージ１４４６は、例えばＨＤＤおよび／またはＤＶＤドライブなどの光学および／または磁気ストレージデバイスを含み得る。少なくとも１つのＨＤＤは図１４Ａに示す構成を有し、および／または、少なくとも１つのＤＶＤドライブは図１４Ｂに示す構成を有し得る。ＨＤＤは、約１．８"未満の直径を持つプラッタを１以上有するミニＨＤＤであってよい。パワートレイン制御システム１４３２は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリなどの低レイテンシ不揮発性メモリおよび／またはそれ以外の適切な電子データストレージなどであるメモリ１４４７に接続され得る。パワートレイン制御システム１４３２はまた、ＷＬＡＮネットワークインターフェース１４４８を介したＷＬＡＮとの接続をサポートし得る。制御システム１４４０はまた、大量データストレージ、メモリおよび／またはＷＬＡＮインターフェース（全て不図示）を含み得る。
図１４Ｅを参照すると、本発明は携帯電話用アンテナ１４５１を含み得る携帯電話１４５０において実現され得る。本発明は、図１４Ｅにおいて１４５２として一般的に識別される、信号処理回路および／または制御回路のどちらか一方または両方、携帯電話１４５０のＷＬＡＮインターフェースおよび／または大容量データストレージを実現するとしてもよい。実施形態によっては、携帯電話１４５０は、マイクロフォン１４５６、スピーカおよび／または音声出力ジャックなどの音声出力１４５８、ディスプレイ１４６０、および／または、キーパッド、ポインティングデバイス、音声起動デバイスおよび／またはそれ以外の入力デバイスである入力デバイス１４６２を備える。携帯電話１４５０の信号処理および／または制御回路１４５２および／またはその他の回路（不図示）は、データを処理し、符号化および／または暗号化を行って、演算を実施し、データをフォーマットし、および／または、その他の携帯電話機能を実施するとしてもよい。
携帯電話１４５０は、例えばＨＤＤおよび／またはＤＶＤドライブなどの光学および／または磁気ストレージデバイスのように不揮発にデータを格納する大量データストレージ１４６４と通信し得る。少なくとも１つのＨＤＤは図１４Ａに示す構成を有し、および／または、少なくとも１つのＤＶＤドライブは図１４Ｂに示す構成を有し得る。ＨＤＤは、約１．８"未満の直径を持つプラッタを１以上有するミニＨＤＤであってよい。携帯電話１４５０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリなどの低レイテンシ不揮発性メモリおよび／またはそれ以外の適切な電子データストレージなどであるメモリ１４６６に接続され得る。携帯電話１４５０はまた、ＷＬＡＮネットワークインターフェース１４６８を介したＷＬＡＮとの接続をサポートし得る。
図１４Ｆを参照すると、本発明はセットトップボックス１４８０において実施され得る。本発明は、図１４Ｆにおいて１４８４として一般的に識別される、信号処理回路および／または制御回路のどちらか一方または両方、セットトップボックス１４８０のＷＬＡＮインターフェースおよび／または大容量データストレージを実現するとしてもよい。セットトップボックス１４８０は、ブロードバンドソースなどのソースから信号を受信し、テレビおよび／またはモニタおよび／またはその他のビデオおよび／またはオーディオ出力デバイスのようなディスプレイ１４８８に適切な標準および／または高精細オーディオ／ビデオ信号を出力する。セットトップボックス１４８０の信号処理および／または制御回路１４８４および／またはその他の回路（不図示）は、データを処理し、符号化および／または暗号化を行って、演算を実施し、データをフォーマットし、および／または、その他のセットトップボックス機能を実施するとしてもよい。
セットトップボックス１４８０は、不揮発にデータを格納する大量データストレージ１４９０と通信し得る。大量データストレージ１４９０は、例えばＨＤＤおよび／またはＤＶＤドライブなどの光学および／または磁気ストレージデバイスを含み得る。少なくとも１つのＨＤＤは図１４Ａに示す構成を有し、および／または、少なくとも１つのＤＶＤドライブは図１４Ｂに示す構成を有し得る。ＨＤＤは、約１．８"未満の直径を持つプラッタを１以上有するミニＨＤＤであってよい。セットトップボックス１４８０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリなどの低レイテンシ不揮発性メモリおよび／またはそれ以外の適切な電子データストレージなどであるメモリ１４９４に接続され得る。セットトップボックス１４８０はまた、ＷＬＡＮネットワークインターフェース１４９６を介したＷＬＡＮとの接続をサポートし得る。
図１４Ｇを参照すると、本発明はメディアプレーヤ１４７２において実現され得る。本発明は、図１４Ｇにおいて１４７１として一般的に識別される、信号処理回路および／または制御回路のどちらか一方または両方、メディアプレーや１４７２のＷＬＡＮインターフェースおよび／または大容量データストレージを実現するとしてもよい。実施形態によっては、メディアプレーヤ１４７２は、ディスプレイ１４７６および／またはキーパッド、タッチパッド等のユーザ入力１４７７を有する。実施形態によっては、メディアプレーヤ１４７２は、ディスプレイ１４７６および／またはユーザ入力１４７７を介して、メニュー、ドロップダウンメニュー、アイコンおよび／またはポイントアンドクリックインターフェースを通常使用するグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を利用し得る。メディアプレーヤ１４７２はさらに、スピーカおよび／または音声出力ジャックなどの音声出力１４７５を有する。メディアプレーヤ１４７２の信号処理および／または制御回路１４７１および／またはその他の回路（不図示）は、データを処理し、符号化および／または暗号化を行って、演算を実施し、データをフォーマットし、および／または、その他のメディアプレーヤ機能を実施するとしてもよい。
メディアプレーヤ１４７２は、圧縮オーディオおよび／またはビデオコンテンツなどのデータを不揮発に格納する大量データストレージ１４７０と通信し得る。実施例によっては、圧縮オーディオファイルは、ＭＰ３フォーマットまたはそれ以外の適切な圧縮オーディオおよび／またはビデオフォーマットに準拠したファイルを含む。大量データストレージは、ＨＤＤおよび／またはＤＶＤドライブなどの光学および／または磁気ストレージデバイスを含み得る。少なくとも１つのＨＤＤは図１４Ａに示す構成を有し、および／または、少なくとも１つのＤＶＤドライブは図１４Ｂに示す構成を有し得る。ＨＤＤは、約１．８"未満の直径を持つプラッタを１以上有するミニＨＤＤであってよい。メディアプレーヤ１４７２は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリなどの低レイテンシ不揮発性メモリおよび／またはそれ以外の適切な電子データストレージなどであるメモリ１４７３に接続され得る。メディアプレーヤ１４７２はまた、ＷＬＡＮネットワークインターフェース１４７４を介したＷＬＡＮとの接続をサポートし得る。
図１４Ｈを参照すると、本発明はアンテナ１４３９を含み得るボイスオーバーインターネットプロトコル（ＶｏＩＰ）電話１４８３において実現され得る。本発明は、図１４Ｈにおいて１４８２として一般的に識別される、信号処理回路および／または制御回路のどちらか一方または両方、ＶｏＩＰ電話１４８３のワイヤレスインターフェースおよび／または大容量データストレージを実現するとしてもよい。実施形態によっては、ＶｏＩＰ電話１４８３は、マイクロフォン１４８７、スピーカおよび／または音声出力ジャックなどの音声出力１４８９、ディスプレイモニタ１４９１、キーパッド、ポインティングデバイス、音声起動デバイスおよび／またはそれ以外の入力デバイスである入力デバイス１４９２、およびＷｉＦｉ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｆｉｄｅｌｉｔｙ）通信モジュール１４８６等を備える。ＶｏＩＰ電話１４８３の信号処理および／または制御回路１４８２および／またはその他の回路（不図示）は、データを処理し、符号化および／または暗号化を行って、演算を実施し、データをフォーマットし、および／または、その他のＶｏＩＰ電話機能を実施するとしてもよい。
ＶｏＩＰ電話１４８３は、例えばハードディスクドライブ（ＨＤＤ）および／またはＤＶＤなどの光学および／または磁気ストレージデバイスのようにデータを不揮発に格納する大量データストレージ１４０２と通信し得る。少なくとも１つのＨＤＤは図１４Ａに示す構成を有し、および／または、少なくとも１つのＤＶＤは図１４Ｂに示す構成を有し得る。ＨＤＤは、約１．８"未満の直径を持つプラッタを１以上有するミニＨＤＤであってよい。ＶｏＩＰ電話１４８３は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリなどの低レイテンシ不揮発性メモリおよび／またはそれ以外の適切な電子データストレージなどであるメモリ１４８５に接続され得る。ＶｏＩＰ電話１４８３は、ＷｉＦｉ通信モジュール１４８６を介してＶｏＩＰネットワーク（不図示）との間に通信リンクを確立する。上記以外の実施例も検討されている。
上述した本発明の実施形態は、例示を目的にしたものであって本発明を限定するものではない。様々な代替例および均等物を実施することが可能である。本発明は、使用するコンパレータ、カウンタ、パルス幅変調器、ドライバまたはフィルタの種類について限定されるものではない。本発明は、基準用の充電電流および放電電流を定めるための増幅器の種類について限定されるものではない。本発明は発振器の種類によって限定されるものではない。本発明は、本開示内容が実装される集積回路の種類について限定されるものではない。また本発明は、本開示内容を製造するために利用され得る、ＣＭＯＳ、バイポーラまたはＢＩＣＭＯＳなどの、処理技術の種類について特定の種類に限定されるものではない。上記以外の実施形態の追加、削除または変更は本開示内容から明らかであり、本願の特許請求の範囲に含まれるものとする。
［項目１］
第１のデジタルレベル数を用いてそれぞれデータを格納する複数のメモリセルを有する多重レベル固体不揮発性メモリアレイ用のコントローラであって、
第１のデータビット列を符号化して符号化データビット列を供給する手段と、
上記符号化データビット列を変換してデータシンボル列を得る手段と、
上記多重レベル固体不揮発性メモリアレイが有するメモリセルに上記データシンボル列を格納する手段と、
上記データシンボル列を取り出す手段と、
取り出された上記データシンボル列を復号して、上記メモリセルに上記データシンボル列を格納するのに用いられた上記第１のデジタルレベル数より多い第２のデジタルレベル数で特徴付けられる出力データシンボル列を供給する手段と、を備えるコントローラ。
［項目２］
上記第１のデータビット列を生成するべく第２のデータビット列を符号化する手段と、
上記出力データシンボル列を復号する手段と、をさらに備える、項目１に記載のコントローラ。
［項目３］
上記第１のデータビット列の符号化は第１のＥＣＣ技術に従って実行され、上記第２のデータビット列の符号化は第２のＥＣＣ技術に従って実行される、項目２に記載のコントローラ。
［項目４］
上記第１のＥＣＣ技術と上記第２のＥＣＣ技術は異なる、項目３に記載のコントローラ。
［項目５］
上記多重レベル固体不揮発性メモリアレイは１以上のフラッシュＥＥＰＲＯＭ（登録商標）アレイを含む、項目１に記載のコントローラ。
［項目６］
上記データシンボルと対応付けられたソフト情報を処理する手段、をさらに備える項目１に記載のコントローラ。

Claims (38)

  1. 第１のデジタルレベル数を用いてデータを格納する複数のメモリセルを有する多重レベル固体不揮発性メモリアレイと、
    前記多重レベル固体不揮発性メモリアレイに格納するデータを生成する第１の符号器と、
    前記多重レベル固体不揮発性メモリアレイが有する前記複数のメモリセルのそれぞれに格納されている前記データを受け取り、前記データに基づいて、前記データの格納に用いられた前記第１のデジタルレベル数よりも多い第２のデジタルレベル数で特徴付けられる、それぞれの前記データのデジタル信号を出力する、アナログ／デジタルコンバータと
    を備え、
    複数のデジタルレベルのうちの第１のレベルに対してプログラミングされた前記複数のメモリセルの電圧は、第１の分布の幅を有する第１の確率分布関数によって特徴づけられ、
    複数のデジタルレベルのうちの第２のレベルに対してプログラミングされた前記複数のメモリセルの電圧は、第２の分布の幅を有する第２の確率分布関数によって特徴づけられ、
    前記第１の分布の幅は前記第２の分布の幅よりも広く、
    前記第１の符号器は、前記第２のレベルのデータの頻度に比べて、前記第１のレベルのデータの頻度を低減させる、固体不揮発性メモリユニット。
  2. 前記多重レベル固体不揮発性メモリアレイはフラッシュＥＥＰＲＯＭ（登録商標）アレイである
    請求項１に記載の固体不揮発性メモリユニット。
  3. 前記固体不揮発性メモリユニットは集積回路内に配設されている
    請求項１または２に記載の固体不揮発性メモリユニット。
  4. 前記固体不揮発性メモリアレイから取り出されたデータを復号する第１の復号器
    をさらに備える請求項１から３のいずれか１項に記載の固体不揮発性メモリユニット。
  5. 前記第１の符号器と通信する第２の符号器と、
    前記第１の復号器と通信する第２の復号器と
    をさらに備える請求項４に記載の固体不揮発性メモリユニット。
  6. 前記第１の符号器は第１のＥＣＣ技術を実行して、前記第２の符号器は第２のＥＣＣ技術を実行する
    請求項５に記載の固体不揮発性メモリユニット。
  7. 前記第１のＥＣＣ技術と前記第２のＥＣＣ技術は異なる
    請求項６に記載の固体不揮発性メモリユニット。
  8. 前記第２の符号器はリードソロモン符号器を含む
    請求項５に記載の固体不揮発性メモリユニット。
  9. 前記第１の符号器により供給された符号化データを変調する変調器と、
    前記固体不揮発性メモリアレイから取り出された、変調された前記データを復調する復調器と
    をさらに備える、請求項１から８のいずれか１項に記載の固体不揮発性メモリユニット。
  10. 前記第１の符号器および前記変調器はどちらも、トレリス符号化変調器を含む
    請求項９に記載の固体不揮発性メモリユニット。
  11. 前記第１の符号器は２進符号器である
    請求項１から１０のいずれか１項に記載の固体不揮発性メモリユニット。
  12. 前記第１の符号器は畳み込み符号器である
    請求項１から１０のいずれか１項に記載の固体不揮発性メモリユニット。
  13. 前記第１の符号器は反復符号器である
    請求項１から１０のいずれか１項に記載の固体不揮発性メモリユニット。
  14. 第１のデータを含むデータストリームを生成する段階と、
    多重レベル固体不揮発性メモリアレイが有するメモリセルに、第１のデジタルレベル数を用いて前記第１のデータを含む前記データストリームを格納する段階と、
    前記メモリアレイが有する前記メモリセルから格納されている前記第１のデータを含む前記データストリームを取り出す段階と、
    前記取り出したデータストリームに含まれるデータを、前記第１のデジタルレベル数よりも多い第２のデジタルレベル数にデジタル化する段階と
    を備え、
    複数のデジタルレベルのうちの第１のレベルに対してプログラミングされた前記多重レベル固体不揮発性メモリアレイが有する複数のメモリセルの電圧は、第１の分布の幅を有する第１の確率分布関数によって特徴付けられ、
    複数のデジタルレベルのうちの第２のレベルに対してプログラミングされた前記複数のメモリセルの電圧は、第２の分布の幅を有する第２の確率分布関数によって特徴付けられ、
    前記第１の分布の幅は前記第２の分布の幅よりも広く、
    前記データストリームを生成することは、前記データストリームの第２のレベルのデータの頻度に比べて前記データストリームの第１のレベルのデータの頻度を低減させる、固体不揮発性メモリユニットを操作する方法。
  15. 前記多重レベル固体不揮発性メモリアレイはフラッシュＥＥＰＲＯＭ（登録商標）アレイである
    請求項１４に記載の方法。
  16. 前記固体不揮発性メモリユニットは集積回路内に配設されている
    請求項１４または１５に記載の方法。
  17. 前記取り出したデータストリームに含まれるデータを復号する段階
    をさらに備え、
    前記データストリームを生成する段階は、第２のデータストリームを符号化する段階を含む、
    請求項１４に記載の方法。
  18. 前記第２のデータストリームを生成するべく第３のデータを符号化する段階と、
    前記第２のデータストリームを再生成するべく、復号された前記取り出されたデータを復号する段階と
    をさらに備える請求項１７に記載の方法。
  19. 前記第２のデータストリームの符号化は第１のＥＣＣ技術に従って実行され、前記第３のデータの符号化は第２のＥＣＣ技術に従って実行される
    請求項１８に記載の方法。
  20. 前記第１のＥＣＣ技術と前記第２のＥＣＣ技術は異なる
    請求項１９に記載の方法。
  21. 前記第３のデータを符号化する段階は、リードソロモン符号化技術を実行する段階を含む
    請求項１８に記載の方法。
  22. 符号化された前記第１のデータを変調する段階と、
    前記多重レベル固体不揮発性メモリアレイに変調された前記データストリームを格納する段階と、
    前記多重レベル固体不揮発性メモリアレイから、変調された前記データストリームを取り出す段階と、
    前記多重レベル固体不揮発性メモリアレイから取り出された前記データストリームを復調する段階と
    をさらに備える請求項１７に記載の方法。
  23. 前記符号化および前記変調はどちらも、トレリス符号化変調の実行を含む
    請求項２２に記載の方法。
  24. 前記第２のデータストリームの符号化は、２進符号化技術に従って実行される
    請求項１７に記載の方法。
  25. 前記第２のデータストリームの符号化は、畳み込み符号化技術に従って実行される
    請求項１７に記載の方法。
  26. 前記第２のデータストリームの符号化は、反復符号化技術に従って実行される
    請求項１７に記載の方法。
  27. 第１のデジタルレベル数を用いてそれぞれデータを格納する複数のメモリセルを有する多重レベル固体不揮発性メモリアレイ用のコントローラであって、
    データビット列を受け取り、符号化データビット列を供給する第１の符号器と、
    前記符号化データビット列を、前記多重レベル固体不揮発性メモリアレイが有するメモリセルでの格納用のデータシンボル列へと変換するマッパと、
    前記多重レベル固体不揮発性メモリアレイが有するメモリセルに格納されているデータシンボル列に基づく電圧信号列を受け取り、前記メモリセルに前記データシンボル列を格納するのに用いられた前記第１のデジタルレベル数より多い第２のデジタルレベル数で特徴付けられる出力データシンボル列を生成する第１の復号器と
    を備え、
    複数のデジタルレベルのうちの第１のレベルに対してプログラミングされた前記多重レベル固体不揮発性メモリアレイが有する複数のメモリセルの電圧は、第１の分布の幅を有する第１の確率分布関数によって特徴付けられ、
    複数のデジタルレベルのうちの第２のレベルに対してプログラミングされた前記複数のメモリセルの電圧は、第２の分布の幅を有する第２の確率分布関数によって特徴付けられ、
    前記第１の分布の幅は前記第２の分布の幅よりも大きく、
    前記第１の符号器は、前記符号化データビット列の第２のレベルのデータの頻度に比べて前記符号化データビット列の第１のレベルのデータの頻度を低減させながら、前記符号化データビット列を生成する、コントローラ。
  28. 前記第１の符号器と通信する第２の符号器と、
    前記第１の復号器と通信する第２の復号器と
    をさらに備える請求項２７に記載のコントローラ。
  29. 前記第１の符号器は第１のＥＣＣ技術を実行して、前記第２の符号器は第２のＥＣＣ技術を実行する
    請求項２８に記載のコントローラ。
  30. 前記第１のＥＣＣ技術と前記第２のＥＣＣ技術は異なる
    請求項２９に記載のコントローラ。
  31. 前記多重レベル固体不揮発性メモリアレイは１以上のフラッシュＥＥＰＲＯＭ（登録商標）アレイを含む
    請求項２７から３０のいずれか１項に記載のコントローラ。
  32. 前記第１の復号器はソフト情報復号器を含む
    請求項２７から３１のいずれか１項に記載のコントローラ。
  33. 第１のデジタルレベル数を用いてそれぞれデータを格納する複数のメモリセルを有する多重レベル固体不揮発性メモリアレイ用のコントローラを操作する方法であって、
    符号化データビット列を供給するべく第１のデータビット列を符号化する段階と、
    データシンボル列を得るべく前記符号化データビット列を変換する段階と、
    前記多重レベル固体不揮発性メモリアレイが有するメモリセルに前記データシンボル列を格納する段階と、
    前記データシンボル列を取り出す段階と、
    取り出された前記データシンボル列を復号して、前記メモリセルに前記データシンボル列を格納するのに用いられた前記第１のデジタルレベル数より多い第２のデジタルレベル数で特徴付けられる出力データシンボル列を供給する段階と
    を備え、
    複数のデジタルレベルのうちの第１のレベルに対してプログラミングされた前記多重レベル固体不揮発性メモリアレイが有する複数のメモリセルの電圧は、第１の分布の幅を有する第１の確率分布関数によって特徴付けられ、
    複数のデジタルレベルのうちの第２のレベルに対してプログラミングされた前記複数のメモリセルの電圧は、第２の分布の幅を有する第２の確率分布関数によって特徴付けられ、
    前記第１の分布の幅は前記第２の分布の幅よりも広く、
    前記第１のデータビット列を符号化する段階は、前記符号化データビット列の第２のレベルのデータの頻度に比べて前記符号化データビット列の第１のレベルのデータの頻度を低減する段階を含む、方法。
  34. 前記第１のデータビット列を生成するべく第２のデータビット列を符号化する段階と、
    前記出力データシンボル列を復号する段階と
    をさらに備える請求項３３に記載の方法。
  35. 前記第１のデータビット列の符号化は第１のＥＣＣ技術に従って実行され、前記第２のデータビット列の符号化は第２のＥＣＣ技術に従って実行される
    請求項３４に記載の方法。
  36. 前記第１のＥＣＣ技術と前記第２のＥＣＣ技術は異なる
    請求項３５に記載の方法。
  37. 前記多重レベル固体不揮発性メモリアレイは１以上のフラッシュＥＥＰＲＯＭ（登録商標）アレイを含む
    請求項３３から３６のいずれか１項に記載の方法。
  38. 前記データシンボルと関連付けられたソフト情報を処理する段階と
    をさらに備える請求項３３から３７のいずれか１項に記載の方法。
JP2008551451A 2006-01-20 2007-01-19 フラッシュメモリにおける誤り訂正のための方法およびシステム Active JP5232013B2 (ja)

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