[发明专利]固态硬盘控制器的0-1平衡管理

说明书

SSD控制器保持0计数和1计数，和/或在一些实施方案中0/1的差异计数，用于每个读取单元从SLC NVM(或MLC下页)读取。在读取单元是不可校正的事件，部分是由于阈值电压分布远离其标称分布的漂移，保持的计数能判断方向和/或幅度来调整进行跟踪阈值电压漂移和恢复读取数据的0/1平衡的读取阈值。在各种实施例中，调整后的读取阈值由所描述的各种方法(计数、百分比)，其基于多个描述因子(确定阈值电压分布、已知存储值，过去NVM操作事件)确定。对MLC存储器上述技术的扩展也描述了。

技术领域

非易失性存储技术的进步被需要用来提供性能、效率以使用效用的改进。

背景技术

除非明确标识为公开或众所周知，此处提及的技术和概念，包括用于上下文、定义或比较的目的，不应当被解释为承认这样的技术和概念是之前公开已知的或是现有技术的一部分。本文引用的所有参考文献(如果有)，包括专利、专利申请和出版物，在此通过引用并入其整体，无论是专门并入与否，用于所有目的。

固态硬盘(SSD)控制器所使用的闪存的各个方面现在将被描述成部分地建立背景技术和部分地建立本说明书的平衡中所使用先行术语。通过SSD控制器从非易失性存储器(Non-VolatileMemory，NVM)读出的数据最小尺寸是“读取单元”，它由包括的误差校正保护，如低密度奇偶校验(Low-Density Parity-Check，LDPC)码。在一些实施方案中，每个读取单元包含大约4K到大约32K位的用户数据，加上纠错开销。在SSD控制器的命令下，这些位从非易失性存储器的存储器单元被读出，其中根据下面讨论的技术，可以保持每个单元一个或多个位。在一些实施方案中，出于安全原因，在写入到NVM数据之前SSD控制器加密数据。在一些实施方案中，相对于相同可编程单元的长字符串，考虑到电路设计的限制，在写入NVM数据之前SSD控制器加扰数据。

单独地考虑，每个单元都有特定的存储(可编程)电荷对应于该单元设备阈值电压，并进一步对应于存储在该单元中的逻辑位值。理想状态是对于存储的逻辑位值来说所有NVM中的单元会具有相同的设备阈值电压，而实践中由于各种原因设备阈值电压在整个单元中沿阈值电压轴概率分布(即，“阈值电压分布”)类似于高斯形状。

考虑到在大量单元集合体中，如读取单元，存在多种设备阈值电压分布(例如高斯概率曲线)如同每个单元的状态(每单元每存储位的两种状态)。即，对于每个存储单元的N位，有2**N个状态和相同数量的阈值电压分布。一般情况下，(2**N)-1不同读取阈值(读取基准电压V_READ1至V_READ(N-1))被NVM中的读取电路所需以便在2**N个状态之间进行区分。

从上述继续，单层单元(Single Level Cell，SLC)闪存，N＝1。从而SLC存储器每个存储单元保存一位，有两个设备阈值电压分布(一个0和另一个1)，并且需要单独读取阈值，读取基准电压V_READ1。从低到高阈值电压，这两个阈值电压分布被称为E(擦除)状态和D1(第一数据)状态。任意地，常规映射(编码)用来分配逻辑1给E状态和逻辑0给D1状态。因此，0和1的引用都是D1状态和E状态各自解码的代理引用。

从上述进一步继续，多层单元(Multi-Level Cell，MLC)闪存，N1。因而MLC存储器每单元存储多于一位，具有两个以上的设备阈值电压分布，并且需要多个不同的读取阈值来区分分布。例如，4LC存储器每单元存储两位，有四个设备阈值电压分布，并且通常需要三个读取阈值(读取基准电压V_READ1、V_READ2和V_READ3)。从低到高阈值电压，该四个设备阈值电压分布被称为E(清除)、D1(数据1)、D2(数据2)和D3(数据3)状态。任意地，按照特定的二进制序列四个阈值电压分布的每个也被映射(编址)，诸如格雷码序列。因此，对一个或多个的11、10、00和01状态的引用是用于E、D1、D2和D3状态的各自解码的代理引用。