用纠错码(ECC)综合征权重辅助快速恢复错误制造技术

本申请公开了用纠错码(ECC)综合征权重辅助快速恢复错误。本公开涉及解码纠错码(ECC)码字的方法和设备。使用至少两个参考电压来从通信信道提取所选择的码字。所选择的码字由ECC解码器处理，并且确定初始综合征权重以指示未解析的奇偶错误。粗略搜索在第一迭代序列期间操作，以同时调节至少两个参考电压中的每个参考电压。后续的精细搜索在第二迭代序列期间操作，以单独调节至少两个参考电压中的每个参考电压。在每次迭代期间继续解码和综合征权重的确定，直到获得最小的综合征权重，其后解码码字的用户数据内容。粗略搜索可将解码器从饱和操作区域转移到线性操作区域。解码器可为低密度奇偶校验(LDPC)解码器。

【技术实现步骤摘要】
用纠错码(ECC)综合征权重辅助快速恢复错误
技术实现思路
各种实施方案通常涉及在采用纠错码(ECC)解码器(诸如但不限于低密度奇偶校验(LDPC)解码器)的通信信道中对数据进行解码。在一些实施方案中，使用至少两个参考电压来从通信信道(诸如存储器中的位置)提取所选择的码字。所选择的码字由ECC解码器处理，并且确定初始综合征权重以指示未解析的奇偶错误。粗略搜索在第一迭代序列期间操作，以同时调节所述至少两个参考电压中的每个参考电压。后续的精细搜索在第二迭代序列期间操作，以单独调节所述至少两个参考电压中的每个参考电压。在每次迭代期间继续解码和综合征权重的确定，直到获得最小的综合征权重，其后解码码字的用户数据内容。粗略搜索可将解码器从饱和操作区域转移到线性操作区域。解码器可为低密度奇偶校验(LDPC)解码器。根据下面的详细讨论和附图，可以理解可表征各种实施方案的这些和其他特征与优点。附图说明图1提供了数据存储装置的功能块表示，以为本公开的各种实施方案提供示例性操作环境。图2示出了在一些实施方案中的闪存存储器单元。图3示出了由诸如图2中的单元形成的闪存存储器的方面。图4示出了在一些实施方案中单元可被编程到的不同充电状态。图5为根据本公开的一些实施方案的使用纠错码(ECC)解码器对数据进行解码的数据恢复信道的示意图。图6为示出图5的ECC解码器的方面的互连(Tanner)图，其特征在于低密度奇偶校验(LDPC)解码器。图7示出了可用于区分闪存存储器单元的不同编程状态的扫描窗。图8示出了图5的ECC解码器的解码操作。图9示出了在图8的解码期间的位错误和综合征权重值之间的图形关系。图10A和图10B示出了一些实施方案中ECC解码器的粗略搜索模式和精细搜索模式的简化表示。图11示出了在一些实施方案中可使用来自图4和图10A至图10B的参考电压的读取/编程验证电路。图12为用于加速ECC解码例程的流程图。图13为图12的例程的粗略VREF搜索部分的流程图。图14为图12的例程的精细VREF搜索部分的流程图。图15为固态驱动器(SSD)型数据存储装置的功能框图，其中可有利地实施各种实施方案。图16为硬盘驱动器(HDD)或混合型数据存储装置的功能框图，其中可有利地实施各种实施方案。具体实施方式本公开整体涉及在使用纠错码(ECC)解码器电路的通信信道中对数据进行解码。纠错码(ECC)用于通过通信信道提供数字数据的可靠传递。可采用多种ECC方案来检测和纠正所接收的数据包(例如，码字)中的位错误。低密度奇偶校验(LDPC)码是一种特定形式的ECC码，该ECC码可用于数据传输。与其他形式的ECC码一样，LDPC码采用具有信息部件(例如，用户数据位)和用于纠错的冗余部件(例如，纠错位)两者的码字的形式。常见的惯例是将LDPC码字描述为k/n码，其中n表示位的总数目，k表示用户位的数目，并且n-k表示冗余位的数目。已经制定了多种行业标准，以促进通过无线接口和有线接口进行LDPC码传输。因为LDPC码具有在或接近接口传输能力的理论容量的嘈杂环境中处理数据的高速传输的稳健能力，所以LDPC码常常用于高数据I/O通信信道中，包括但不限于诸如固态驱动器(SSD)、硬盘驱动器(HDD)、混合固态驱动器(HSSD)等的数据存储装置。LDPC解码器是用于解码LDPC码的一种类型的电路。LDPC解码器常常采用多个可变节点(有时也称为可变节点单元，VNU)和校验节点(或校验节点单元，CNU)。可变节点生成和/或存储潜在的码位。校验节点使用组合逻辑函数对可变节点的内容的不同组合执行奇偶校验。LDPC可被实现为具有栅极逻辑的硬件电路，或经由在存储器中具有相关联的编程指令的一个或多个可编程处理器电路来实现。如果满足校验节点的所有奇偶约束，那么将成功解码输入码字。如果检测到一个或多个错误，则执行后续迭代，包括使用提供关于码字状态的进一步信息的软信息。每次迭代涉及在各个单元之间发送的消息。从可变节点到校验节点的消息可被称为v2c或r消息，并且从校验节点到可变节点的消息可被称为c2v或q消息。可使用其他表示法，诸如P和Q消息等。综合征或综合征权重描述了在解码操作期间的任何给定迭代处LDPC解码器的状态。综合征权重通常表示未解析的校验节点数，即，不满足相关联的可变节点内容所需奇偶校验的校验节点数。如果综合征权重达到零，这意味着已成功解码了码字中的所有位，并且可以输出码字以供信道进一步处理。大于零的任何数目的综合征权重指示可变节点中仍然存在位错误，并且可能需要由LDPC解码器进一步处理。应当理解，可针对其他形式的ECC解码器确定综合征权重，并提供相同的一般形式的信息，即给定数据块中的剩余位错误的一般数目的指示。LDPC解码器的操作性能高度依赖于信道噪声。观察到的位错误率(BER)与信噪比(SNR)的曲线图示出，随着信道中的噪声减小，BER的陡峭改善。这有时被称为瀑布区域并且表现出指数斜率。在极低的噪声水平下，LDPC解码器的响应变平以形成所谓的错误层，其为表现出非常浅的斜率的曲线图的肩部分。错误层处的斜率变化的一个原因是，由于存在的错误的数目减小到非常小的值(例如，综合征权重变得非常小)，有时可能变得越来越难以解析剩余的错误，尤其是对于涉及能够抵抗容易分辨的位对称的某些位错误组合(陷阱集)。在光谱的另一端处，大的综合征权重通常表示在输入码字中存在许多错误；在一些情况下，LDPC解码器的错误太多而无法正确解析。例如，如果用于检测闪存存储器中的位的参考电压(VREF)未正确设置，使得来自存储器的输入码字中存在许多误读位，则可能产生非常大的综合征权重。还存在其他大综合征权重的来源。在许多LDPC设计中，给定码字中的实际位错误和相关联的综合征权重之间的关系对于大范围的综合征权重而言或多或少是线性的。然而，当综合征权重超过某个阈值时，该关系可能变得饱和。因此，正如由于陷阱集而可能难以解码具有非常小的综合征权重的码字一样，由于饱和而对具有非常高的综合征权重的码字进行解码可能也是非常困难的。本公开的各种实施方案提供用于增强ECC解码器的操作的设备和方法，诸如但不限于LDPC解码器。如下所述，一些实施方案将ECC解码器作为用于在非易失性存储器(NVM)中进行数据存储的数据恢复信道的一部分来操作，尽管这不是必需的。一般来讲，至少两个参考电压(VREF)被应用于检索第一码字。在NVM的上下文中，VREF可用于区分NVM中各种存储位的位值(例如，逻辑0或1)。ECC解码器可为LDPC解码器，其使用多个可变节点和多个校验节点以在解码第一码字时执行第一次传递。综合征权重是在第一个检索到的码字第一次通过结束时确定的。该综合征权重将具有指示解码的码字中的剩余错误的总数的量值；在LDPC解码器的上下文中，综合征权重可指示具有未解析奇偶错误的校验节点的总数。对于其他形式的ECC解码器，可以其他方式计算综合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于对数据进行解码的方法，包括：/n应用至少两个参考电压以提取代表存储在存储器中的数据的初始码字；/n使用纠错码(ECC)解码器对所述初始码字进行解码；/n确定所述初始码字的初始综合征权重；/n通过在第一多次迭代期间同时调节所述至少两个参考电压中的每个参考电压来执行粗略搜索，以生成第一次更新的码字序列，使用所述ECC解码器对所述第一次更新的码字进行解码并确定所述第一次更新的码字中的每个码字的对应综合征权重；/n随后通过在第二多次迭代期间依次单独调节所述至少两个参考电压中的每个参考电压来执行精细搜索，以生成第二次更新的码字序列，使用所述ECC解码器对所述第二次更新的码字进行解码，并且确定所述第二次更新的码字中的每个的对应综合征权重；/n识别所述至少两个参考电压的最终值，所述最终值生成具有所述最小综合征权重的所述第二次更新的码字中的所选择的一个码字；以及/n使用所述至少两个参考电压的所述最终集合来提取存储在所述存储器中的所述数据的用户数据部分。/n

【技术特征摘要】
20190206 US 16/269,0511.一种用于对数据进行解码的方法，包括：
应用至少两个参考电压以提取代表存储在存储器中的数据的初始码字；
使用纠错码(ECC)解码器对所述初始码字进行解码；
确定所述初始码字的初始综合征权重；
通过在第一多次迭代期间同时调节所述至少两个参考电压中的每个参考电压来执行粗略搜索，以生成第一次更新的码字序列，使用所述ECC解码器对所述第一次更新的码字进行解码并确定所述第一次更新的码字中的每个码字的对应综合征权重；
随后通过在第二多次迭代期间依次单独调节所述至少两个参考电压中的每个参考电压来执行精细搜索，以生成第二次更新的码字序列，使用所述ECC解码器对所述第二次更新的码字进行解码，并且确定所述第二次更新的码字中的每个的对应综合征权重；
识别所述至少两个参考电压的最终值，所述最终值生成具有所述最小综合征权重的所述第二次更新的码字中的所选择的一个码字；以及
使用所述至少两个参考电压的所述最终集合来提取存储在所述存储器中的所述数据的用户数据部分。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述ECC解码器为低密度奇偶校验(LDPC)解码器，所述低密度奇偶校验解码器具有被配置为存储相关联的码字的码位的多个可变节点和被配置为对所述可变节点中的所选择的所述码位的组合执行奇偶校验的多个校验节点，并且其中所述综合征权重相对于指示未解析的错误的所述校验节点的总数来确定，所述未解析的错误仍然是响应于奇偶校验的相关联码字。


3.根据权利要求2所述的方法，其中所述LDPC解码器对位错误具有综合征权重的特征响应，所述位错误包括用于更低综合征权重的标称线性区域和用于更高综合征权重的标称饱和区域，其中所述粗略搜索被配置为将所述LDPC解码器从所述饱和区域转移到所述线性区域，并且其中所述精细搜索被配置为解析所述码位中的所有或基本上所有剩余位错误。


4.根据权利要求1所述的方法，其中所述初始码字、所述第一次更新的码字和所述第二次更新的码字中的每个码字包括用户数据位和冗余位，并且其中所述ECC解码器用于使用所述冗余位来识别和纠正所述用户数据位中的错误。


5.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述初始综合征权重与加速处理阈值进行比较，以及响应于所述初始综合征权重超过所述加速处理阈值来执行所述粗略搜索。


6.根据权利要求1所述的方法，其中所述粗略搜索包括通过第一增量来调节第一参考电压以提供经调节的第一参考电压，通过第二增量来调节第二参考电压以提供经调节的第二参考电压，以及应用所述调节的第一参考电压和所述调节的第二参考电压以从所述存储器提取选择的码字。


7.根据权利要求1所述的方法，其中所述存储器包括闪存存储器，并且所述至少两个参考电压被应用于从所述闪存存储器读取所述码字。


8.根据权利要求1所述的方法，其中在所述粗略搜索期间确定的所述综合征权重中的每个综合征权重与提前终止阈值进行比较，并且其中所述精细搜索响应于在所述粗略搜索期间确定的所述综合征权重中的所选择的一个综合征权重小于所述提前终止阈值而开始。


9.根据权利要求1所述的方法，其中将所述粗略搜索执行预定数目的迭代，并且所述精细搜索使用所述至少两个参考电压的选择的集合在所述预定数目的迭代结束时开始，所述至少两个参考电压在粗略搜索期间获得的所述综合征权重中提供具有最小值的对应综合征权重。


10.根据权利要求1所述的方法，其中在所述精细搜索期间获得的所述最小综合征权重的值为零。


11.根据权利要求1所述的方法，其中所述最小综合征权重为非零正值，并且其中使用所述至少两个参考电压的所述最终集合来提取存储在所述存储器中的所述数据的所述用户数据部分以提供最终码字，并且将外代码ECC值应用于所述最终码字。


12.一种用于对数据进行解码的方法，包括：
使用第一参考电压和第二参考电压来确定从存储器位置提取的初始码字的综合征权重，并且由纠错码(ECC)解码器解码；
响应于超过预定阈值的所述初始码字的所述综合征权重来应用快...

【专利技术属性】
技术研发人员：王峥，A·帕塔波蒂安，R·J·高斯，A·克利亚，
申请(专利权)人：希捷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US