高纠错能力的ＮＡＮＤ闪存制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高纠错能力的ＮＡＮＤ闪存，利用本实用新型专利技术所述外部ＥＣＣ电路来支持所有的ＮＡＮＤ类型和设计，这种方法还能提供性能和接口等方面的其他好处，它在不改变ＮＡＮＤ控制器的前提下，将ＥＣＣ与ＮＡＮＤ芯片封装或者外置，从而提高纠错能力，提升整个闪存的性能，同时对于主控也会产生深远影响，例如：将会改变闪存页块数据布局：页数据（２／４／８Ｋｂｙｔｅｓ）＋冗余数据（１２／２４／４８ｂｙｔｅｓ）＋ＥＣＣ校验码；主控可以不需要设置ＥＣＣ电路，可以将ＥＣＣ作为单独一个芯片封装；或将ＥＣＣ裸颗粒和闪存裸颗粒封装在一起，成为一颗芯片，这些都增加了闪存的设计灵活性。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种NAND闪存，尤其涉及一种具有较高纠错能力的NAND闪存。
技术介绍
目前，NAND闪存已经成为消费类应用中用作海量存储的主要选择，因为它相比 NOR闪存而言具有单位比特成本更低、存储密度更高的优势，并且具有比硬盘更小的尺寸、 更低的功耗以及更可靠的优势。由于NAND闪存在消费市场上的需求量很高，因而存储成本 下降得很快，像POS (销售点)终端、打印机以及其他应用可以用NAND存储器以更低的成本 达到更高的密度。然而，由于这些嵌入式应用对更高NAND闪存密度的要求在不断提高，设计师需要 从各种NAND闪存类型、密度、供应商以及发展路线图和实现方式中作出合适选择。使用 NAND闪存的第一个也是最重要的选择标准是NAND控制器的实现。所有的NAND闪存器件都 需要位于软件中的维护开销和作为硬件的外部控制器以确保数据可靠，使NAND闪存器件 的寿命最大，并提高性能。NAND控制器的三个主要功能是坏块管理、损耗均衡以及纠错编码 (ECC)。NAND闪存以簇的形式进行数据存储，即所谓的块。大多数NAND闪存器件在制造 测试时就会发现有一些坏块，这些坏块在供应商的器件规格说明中是有标记的。也就是说 NAND闪存在出厂时就有损坏的存储单元，此外，好的块也可能会在NAND生命周期内降低性 能，出厂后在使用中还会不断产生新的损坏的存储单元。因此，一、必须通过软件进行跟踪， 并进行坏块管理；二、对特定的块进行不断的读写操作可能导致该块很快“磨损”而变成坏 块，为了确保NAND器件最长的寿命，限制磨损块的数量，需要利用损耗均衡技术让所有的 块读写次数均衡；三、由于某个单元的休止或操作可能产生误码，因此必须以软件或硬件方 式实现ECC来发现并纠正这些误码。ECC通常被业界定义为每512字节或1024字节扇区中 能纠正的代码比特数。在人们的日常工作中，闪存盘的使用已经越来越普遍。相信不少人都曾经遇到过 数据丢失的问题。闪存盘使用说明上通常只说是误插拔所致，造成闪存盘数据丢失的原因 并非仅此一种，还存在另外几种可能。其中之一在于，由于闪存本身的特性，在进行数据读 写时发生的错误不可能完全避免，为了尽可能降低错误的发生，就必须采用ECC数字纠错 技术。该技术是一种一般应用于电脑数据完整性检测的技术，它可以在进行数据检测的同 时，第一时间修正数据错误，从而使文件拷贝中出现的乱码、压缩包损坏等各种意外情况大 大减少。SLC NAND闪存的每个存储单元存储单字位(1比特)，每个块都具有较长的使用寿 命和可靠性，因此需要较少ECC，并能提供优异的性能。MLC NAND闪存的每个存储单元存储 双字位(2比特)，性能则较低，而且难以实现，因为它需要更高等级的坏块管理、损耗均衡 和ECC。然而就单比特的价格来说，它大约只有SLC NAND的1/3。由于SLC和MLC NAND之 间成本差距越来越大，大多数应用开始转向MLC NAND，特别是较高密度的应用，这样可以大大地降低材料成本。随着MLC NAND工艺技术节点的持续缩小，支持这种NAND存储器所需 的ECC等级变得越来越高。目前MLC NAND所需的ECC等级为8比特，但是很快就会提高到 12比特和24比特。更多数量的ECC需要NAND控制器中的硬件支持。然而，微处理器的发 展步伐比快速发展的MLC NAND迟缓得多。而且现在已经出现了 TL CNAND，每个存储单元存 储三字位(3比特)，该种闪存对于ECC的要求更高了，达到了 48比特。因此在NAND闪存快 速发展的现阶段，除了加快微处理器的发展外，也迫切需要一些能够在暂时不更换控制器 的同时却能提高闪存性能的技术或产品。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是在不升级NAND闪存控制器的前提下，提供一种 具有较高纠错能力的NAND闪存。为解决上述技术问题，本技术采用了如下的技术方案一种高纠错能力的 NAND闪存，包括NAND ECC控制器和NAND闪存芯片，应用此类高纠错能力NAND闪存的主控 制器不需要设置有ECC电路，所述ECC电路设置在主控制器外部。作为本技术所述高纠错能力的NAND闪存的一种优选方案 存裸颗粒一起封装成一颗芯片，该芯片设置有标准的闪存接口。作为本技术所述高纠错能力的NAND闪存的一种优选方案 单独一个芯片封装，其设置有标准的接口。作为本技术所述高纠错能力的NAND闪存的一种优选方案 有BCH纠错码。作为本技术所述高纠错能力的NAND闪存的一种优选方案 程至24位。作为本技术所述高纠错能力的NAND闪存的一种优选方案 程至14位。作为本技术所述高纠错能力的NAND闪存的一种优选方案 程至48位。作为本技术所述高纠错能力的NAND闪存的一种优选方案 态控制通过输入与输出接口的上拉、下拉实现。作为本技术所述高纠错能力的NAND闪存的一种优选方案 扩展的NAND命令对其进行控制。作为本技术所述高纠错能力的NAND闪存的一种优选方案 数据块缓冲区。利用本技术所述外部ECC电路来支持所有的NAND类型和设计，这种方法 还能提供性能和接口等方面的其他好处，它在不改变NAND控制器的前提下，将ECC与 NAND芯片封装或者外置，从而提高纠错能力，提升整个闪存的性能。同时对于主控也会 产生深远影响，例如将会改变闪存页块数据布局页数据(2/4/8Kbytes) +冗余数据 (12/24/48byteS)+ECC校验码；主控可以不需要设置ECC电路，但需要判断读取的数据是否 有错，如果有错，不需要重读，ECC芯片已经重读了 3次或其他设定的次数，可判其为坏块； 还可以单独读取OOB数据，即冗余数据；虽然纠正随机错误会带来额外的延迟，然而，由于所述ECC电路与闪 所述ECC电路作为 所述ECC电路中含 所述BCH纠错码编 所述BCH纠错码编 所述BCH纠错码编 所述ECC的基本状 所述ECC芯片利用 所述闪存内置ECC主机不需要做任何纠正随机，对主机而言，总的读取数据的延迟是一样的。可以将ECC作为 单独一个芯片封装；或将ECC裸颗粒和闪存裸颗粒封装在一起，成为一颗芯片。这些都增加 了闪存的设计灵活性。采用本技术所述的结构后，该闪存还支持支持多闪存片选(多至8)，支持8字 位和16字位闪存，支持不同的页块大小，比如2K，4K，8Kbytes，支持所有NAND闪存的命令， 支持标准的闪存接口和ONFI闪存接口。同时还可以利用扩展的NAND命令可对ECC芯片进 行控制，包括控制和状态寄存器，以及固件升级，通过固件升级，可以支持将来的命令；其基 本状态控制可通过IO上拉、下拉实现(不需要扩展的NAND命令)。还可以内置ECC数据块缓冲区(比如4个ECC数据块缓冲区，每个缓冲区 IKbytes)，所有闪存共享这些数据块缓冲区，读操作和写操作共享这些数据块缓冲区；可利 用流水线改进读和写的性能，可减少数据块缓冲区的个数，但会带来读和写的性能的下降。 ECC数据块缓冲区来完成NAND的随机写命令、或非整页写命令、或整页写命令a、数据页缓 冲区用于缓冲页数据；b、对不满整页的数据，插入0或1使数据达到满ECC块的大小；c用 于计算ECC校验码。读取数据页缓冲区本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高纠错能力的ＮＡＮＤ闪存，包括ＮＡＮＤ　ＥＣＣ控制器和ＮＡＮＤ闪存芯片，其特征在于：ＥＣＣ电路设置在ＮＡＮＤ闪存的主控制器外部，ＥＣＣ电路与闪存裸颗粒一起封装成一颗芯片，该芯片设置有标准的闪存接口与ＮＡＮＤ闪存的主控制器连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：庄志青，黄明，
申请(专利权)人：苏州亮智科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]