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嵌入式eMMC存储读干扰应对方案

2024-08-08(482)次浏览

  背景随着NAND Flash技术发展,存储厂商通过降低存储单元的大小、采用多阶存储技术(比如MLC、TLC、QLC)或者使用三维堆叠技术,来提高存储密度的目的。但是此举也会带来可靠性问题,比如降低存储单元的大小会导致存储单元中存储的电子数量的减少;多阶存储技术会导致存储单元中代表不同信息的电压区间缩小而影响NAND Flash的可靠性。在NAND Flash的众多特性里,其中读干扰(Read Di...

背景

        随着NAND Flash技术发展,存储厂商通过降低存储单元的大小、采用多阶存储技术(比如MLC、TLC、QLC)或者使用三维堆叠技术,来提高存储密度的目的。但是此举也会带来可靠性问题,比如降低存储单元的大小会导致存储单元中存储的电子数量的减少;多阶存储技术会导致存储单元中代表不同信息的电压区间缩小而影响NAND Flash的可靠性。


        在NAND Flash的众多特性里,其中读干扰(Read Disturb)表现为如果对NAND闪存中某个位置进行多次读取,会对同一个块中其它未操作的页造成干扰(数据误码率会越来越高),这种特性的影响程度和读取次数、NAND闪存的架构、块的擦除写入次数、是否满块编程等密切相关,如果不及时处理,会导致误码率超过纠错引擎的范围引发数据丢失。


01固件处理策略


        当前业内一般的做法是记录块的读取次数,当达到阈值时就把对应块上面的数据进行搬移,即读回收(Read Reclaim)的操作。然而,在读密集的应用上,读干扰可能会触发大量的数据搬移,提高写放大,且影响前端的响应速度。



        得一微电子基于对NAND Flash深入的研究和丰富的处理经验,形成了一套成熟的固件处理方案有效解决读干扰问题,有效提升客户的存储产品体验。




快速扫描干扰块


        由于NAND Flash每个block的读耐受程度差异,如果使用单纯记录块计数的办法会不太准确,取一个保守的值会导致无效的读回收,取一个过大的值会导致读回收不及时。


        得一微固件团队深入分析NAND Flash的页编码规则,找到对应读干扰造成最大影响的页,固件通过扫描块中的这些页来确认读干扰造成的影响程度,然后把受到干扰的page remap到其它block上,或者对整块进行读回收。




智能选取读参考电压


        同样的,在NAND Flash导入时对其特性进行全面分析:包括读干扰对NAND Flash的影响情况,并且找出合理的Vread值。固件在读取目标页的时候,会参考该块受到读干扰影响的情况去选择对应的Vread,从而降低读取数据的出错比特,减少甚至避免read retry,提高指令的响应时间。




热读数据分离


        在读密集的应用上,如果热读数据和冷读数据编程在同一个NAND block上,读回收会导致冷读数据回收搬移,带来无效的NAND写入。可以使用得一微自研仿真平台对被测样品的操作序列进行分析,使用有效的策略区分热读数据和冷读数据,把热读数据编程到SLC mode块上,从而降低读回收带来写放大。



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