[发明专利]闪存中的数据的快速低功率读取

说明书

本申请要求于2008年6月23日提交的美国个人专利申请No.61/074684的权益。

技术领域

本发明涉及闪存，并且更具体地涉及具体应用于在误差校正中使用的软位(soft bits)的、存储在闪存中的数据的快速低功率读取。

背景技术

一些闪存存储系统在试图校正从存储器读取的数据中的误差时使用“软位”。术语“软位”指的是从存储器单元的高分辨率读取，其超过了被存储到存储器单元中的数据的真实分辨率。例如，在每单元两位的存储器中，单元的阈值电压窗被划分成四个不重叠的区域，每个区域对应于存储在单元中的四个可能的数据值——{“00”，“01”，“10”，“11”}之一。每个区域对应于单元的一个状态。

正常读取(没有软位)将每个读取单元表示为处于四个状态之一，因此将四个数据值之一与单元相关联。从存储器读取软位(在此例子中)意味着将每个单元标识为处于多于四个状态之一——例如由处于八个状态之一，其中四个原始状态的每个被分成两个更高分辨率的状态。

这样做的最简单最常用的方式(但不是唯一方式)是通过将基准读取电压置于四个不重叠的阈值电压区的每个的中间，因此标识该单元是处于区域的较高一半还是较低一半。

一些存储系统使用多于一个软位-例如使用将每个原始状态化分成四个新状态的两个软位。而且，软位的使用不限于每单元两位的闪存——可以使用每单元四位的存储器(最初具有十六个状态)并在十六个状态之上应用一个或多个软位，因此产生32个或更多新状态。

当从闪存读取数据时使用软位的优点在需要校正数据中的误差时、并且尤其在误差的数量相对高时获得效果。

软位向试图重建原始写入的数据的解码器提供了有用信息，因为软位允许基于出现在数据中的不同误差的概率更好地估算存储在快闪器件中的每位的可靠性。

软位的使用对于随软解码器(不要与软位相混淆)的使用尤其有用并方便。软解码器是通过将可靠性测量附连于每个数据位而校正数据中的误差的解码器。在将可靠性测量附连于每个数据位后，存在用于操作软解码器的几个选项。在普遍的策略中的是：

·关于可靠性值的操作，对其细化及改善，通常重复直到成功测试(或失败测试)终止解码处理。

·计算确定哪个最可能的被编程的码字适合读取的数据的度量(metric)。

·根据整个读取的数据对读取的数据的每位分别计算度量，然后使用各度量独立地对每位的值做出决定。

软位自然与软解码器匹配，因为软解码器可以利用(exploit)初始可靠性测量，因此在某些情况下提供整个解码处理的成功和失败之间的差。在某些情况下，软位的使用还加速了解码计算的收敛。

但是，软位还可能与硬解码器(不是软解码器的解码器)使用，并且在此所述的技术同样适用于这两种类型的误差校正解码器。

尽管在校正存储的数据中的误差时非常有用，但是软位伴随着高昂的价格。读取软位需要进行从存储器单元的另外的读取操作，因此减慢了读取操作。这是容易理解的——必需在存储器单元中进行与读取基准电压的另外的比较，然后必须将检测的值从存储器晶片传送到包含ECC解码器的快闪控制器。有时读取的软位的操作比只读取“硬位(hard bit)”占用更长时间并耗费更多功率，这取决于读取的软位的数量。

这些软位(更高分辨率的位)还存在不同于解码的使用。例如，可以采用关于数据的统计参数来改善所采用的读取阈值参数。

尽管在其他情况下(例如通信信道中的ECC)无论如何一般读取所有软位，但是在使用软位来从存储器读取数据的解码器中通常是如下情况：最初仅读取“硬”位。然后，如果发现(turn out)原始数据有太多噪声并且解码不成功——软位被读取并被添加到解码计算。甚至可能具有此“试错(trial anderror)”方法的多个阶段——首先读取一个软位，然后如果解码仍然失败——读取第二软位，等等。以此方式，不在读取软位上耗费时间，除非不用软位不能实现成功解码。但是基本问题仍然存在——如果证实读取软位是必要的，则在时间上付出高昂代价。

另外，在感测不是真正需要的软位、从单元的阵列向快闪数据寄存器读取其值上花费不必要的功率。当将不是真正需要的软位从数据寄存器传送到快闪控制器时花费另外的不必要的功率。

发明内容