[发明专利]提高NANDFlash存储可靠性的数据存储方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种NAND Flash存储可靠性的编解码方法，尤其涉及一种提高NAND Flash存储可靠性的编解码方法，属于固态硬盘存储技术领域。

背景技术

固态硬盘(Solid State Drives,SSDs)具有读写速度快、功耗低、抗震性强等优点，SSDs的优良特性使其逐渐取代传统的机械式旋转磁盘，目前已经广泛应用于嵌入式和消费电子等移动存储设备领域。为提高SSDs的存储容量和降低其单位存储成本，NAND Flash也逐渐从单层单元(Single Level Cell,SLC)发展到多层单元(Multi-level Cell,MLC)。目前主流的MLC芯片每个存储胞元存储两个二进制位，即有四个状态为“11、01、00和10”，与此对应的用于区分不同状态的阈值电压由低变高。

NAND Flash芯片生产工艺的提高在降低单位存储成本带来高性价比的同时，导致相邻阈值电压间距逐渐变小，不可避免地带来NAND Flash存储可靠性的降低。影响NAND Flash存储可靠性的错误类型宏观上主要表现为数据贮存错误、编程干扰错误、读错误和擦除错误四种。其中，长期数据贮存错误和编程干扰错误是最主要的两种错误类型。

(1)NAND Flash的数据贮存错误主要是由于原先存储于浮栅极的电子发生泄露，其意味着浮栅极保持的电压变小，造成在读取数据时出现错误。因此如果使NAND Flash存储胞元中的数据更多的处于最低保持电压的“11“状态，可以有效减少NAND Flash长时间的数据贮存错误。

(2)NAND Flash几乎所有的编程干扰错误均是由于“过编程”引起的，当过高的编程电压施加于存储胞元时，势必会造成较大的编程干扰，进而造成阈值电压划分区域交叠而发生错误。实验表明，编程干扰错误发生最多的状态转化为“01→00”和“00→10”，因此如果将待写入数据流中“11”状态的比例提升(尽量避免受到干扰的状态)，将会取得较好编程干扰抑制效果。

目前的固态存储以MLC型NAND Flash作为存储芯片为主，其编程和数据贮存可靠性与存入其中数据的属性明显相关，即如果提高存储数据二进制流中“1”的比例，不仅能够明显降低因过电压编程造成的编程干扰，同时也能够降低数据贮存过程中的电荷泄露现象。因此如何在不浪费有效存储空间的前提下实现数据流中“0、1”比例的调整是一个待研究的热点。本发明专利涉及NAND Flash存入数据的可靠性编解码方法，该方法可以明显提高NAND Flash存储过程的可靠性。

目前国内文献未发现通过提高数据流中“1”比例提高NAND Flash存储可靠性的专利或论文，国外文献有通过提高数据流中“1”比例提升NAND Flash存储可靠性的文献，具体的编码方法主要有以下两种：其中一种采用相邻字节异或加位翻转的处理方法，该方法针对某些数据类型可以显著提升“1”的比例，但是该方法的有效性依赖于待处理数据的前后字节具有很强的相关性，否则“1”比例的提升将不明显。另外一种处理方法是采用二进制翻转加存储标志位的处理方法，具体地，首先针对待存储数据流中的一段进行“0、1”比例的判断，如果“0”的比例高于“1”的比例则将数据进行位翻转，并将翻转标志位“1”附加于数据段之后进行存储，反之不进行翻转并存储标志位“0”。这种编码方法在降低错误率的同时，也存在两个明显的问题：首先翻转标志位的引入势必会浪费有效的存储空间；其次，该编码方法因为标志位的引入会形成不规则长度的数据流，由于目前NAND Flash芯片的写入只能以页为最小写入单位，故该编码机制需要配备完善的数据增位缓冲机制才可以实现与页宽度的对齐，否则不能与地址映射算法进行透明适配。

发明内容

本发明的目的是提出一种提高NAND Flash存储可靠性的数据存储方法，以解决针对现有的相邻字节异或加位翻转和二进制翻转加存储标志位处理方法，在处理NAND Flash的数据贮存错误和编程干扰错误中，相邻字节异或加位翻转处理方法的有效性依赖于待处理数据的前后字节具有很强的相关性，否则“1”比例的提升将不明显；以及二进制翻转加存储标志位的处理方法，存在浪费有效的存储空间和需要配备完善的数据增位缓冲机制才可以实现与页宽度的对齐，不能与地址映射算法进行透明适配的问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

本发明所述的一种提高NAND Flash存储可靠性的数据存储方法，是按照以下步骤实现的：

步骤一、半字节数据短码出现频次的统计；