提高NAND型闪存使用寿命的数字信号处理方法研究

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:jiangyang0266
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着工艺尺寸的不断降低以及每单元多级存储技术的应用,大容量NAND型闪存作为非易失性存储器广泛应用于消费电子产品、个人以及企业级计算机中。作为NAND型闪存的基本存储单元,浮栅晶体管在数据存储时会受到损耗。不断提高的器件集成度使损耗的程度大幅增加,导致NAND型闪存的使用寿命严重降低。不断恶化的使用寿命已成为限制NAND型闪存进一步发展的关键问题。本文以每单元两比特(Multi Level per Cell,MLC)的NAND型闪存为研究对象,利用闪存基本单元中数据内容与所受损耗的依赖关系以及物理页间错误率不均衡的物理特点,通过对存储数据进行数字信号处理来降低基本单元在使用中的平均损耗,并提高存储器对数据错误的容忍能力,从而提高闪存的使用寿命。论文主要研究内容与创新点如下:1.在降低闪存基本单元的平均损耗方面,本文提出一种以物理页为单位、不改变物理页内存储数据量大小的页内无损压缩存储方法。利用闪存基本单元中数据依赖的损耗特点,通过对页内数据数字信号无损压缩处理、对压缩后空余存储空间填充低损耗数据内容、变换压缩数据存储位置、以及改变物理地址等方法来降低闪存基本单元的平均损耗。同时,本文提出页内无损压缩存储的使用寿命理论模型,结合对19nm MLC NAND型闪存芯片的各种数据内容的实测损耗,给出在该模型下闪存使用寿命的理论极限,并利用该闪存模型对提出的页内无损压缩存储方法进行计算机仿真。结果表明,该方法可有效提高闪存芯片使用寿命:对压缩率为0.64和0.39的存储数据,闪存使用寿命分别可提高47.8%和119.1%。2.为避免页内无损压缩存储中物理页地址的改变,本文在页内无损压缩存储的基础上提出一种损耗感知编码算法。该算法可提高存储数据中损耗较低的数据内容所占比例,从而降低闪存单元的平均损耗,达到提高使用寿命的目的。此外,本文提出了损耗感知译码算法的编码器和译码器的高吞吐率电路实现结构。计算机仿真结果表明,对压缩率为0.67~0.4的存储数据,损耗感知编码存储方法可降低闪存平均损耗约39%~50%。3.在提高闪存对存储数据错误容忍能力方面,本文提出一种部分级联纠错码编码存储方法。针对闪存一个字线内物理页间错误率不均衡的物理特点,该方法通过重新分配纠错码冗余数据存储空间来改变字线内下层物理页的码率,同时对上层物理页进行级联编码存储,以此来均衡物理页间的数据错误率,使得闪存对数据错误容忍的潜力被最大程度利用,从而提高闪存使用寿命。根据对19nm MLC NAND型闪存芯片物理页间错误率的测试与计算机仿真结果,该方法在不引入额外电路资源的情况下可提高闪存使用寿命约20%。4.本文对可提高闪存数据错误容忍能力的低密度奇偶校验(low-density parity-check,LDPC)纠错码译码器的实现进行研究。通过对传统译码算法置信信息传递顺序的重排,本文提出一种兼容各种码率、满足当前闪存数据处理速度要求的准循环LDPC码译码器。通过对译码器电路结构的设计以及FPGA实现与ASIC综合仿真结果,本文提出的译码器结构可在时钟频率415MHz下工作,译码速度达到600MB/s。
其他文献
开发一种光伏阵列状态监测和故障定位系统,该系统将连续采集、间歇采集、自动定时采集、故障检测定位等功能集成到统一的Matlab平台.提出一种“阈值法-Hampel辨识法”相结合
激烈的市场竞争环境,企业生存及发展的需求,对现代企业提出了更高的要求,在企业面临市场机遇和挑战的背景下,企业要加强自身管理,辨识并控制企业风险,尤其要重视企业的财务风
实质主义在批判紧缩主义的基础上产生,是一种提倡以实质性方式进行哲学理论化的积极方法论。本文主要围绕哲学上实质主义与紧缩主义在真理论上的争论,通过介绍紧缩主义真理论
<正>现代服务业是指以现代科技为支撑,建立在新的商业模式、服务方式和管理方法基础上的服务产业,是国民经济的重要组成部分,其发展水平已经成为衡量一个地区现代化建设和经
会议
<正>2018年度中国家电"能效之星",共有30家企业8大类18种类型的84个型号产品入选,其中青岛澳柯玛生活电器公司的电热水器、吸油烟机、燃气热水器等产品入选。澳柯玛股份有限
随着互联网的高速发展,在线评论数量爆炸式增长。用户在电商、微博、论坛等网站上发表大量的文本评论信息,其中包含他们对产品、服务、事件等的态度、观点以及情感倾向。如果
政策是理解中国政治与国家治理与社会发展的一把“金钥匙”,我国政策体系在宏观上呈现“二元非均衡”和“一极多层次”的特征,以党的全国代表大会和中央委员会决策为主体的中
目的:分析不同进食方式对正颌患者术后口腔健康相关生活质量的影响,为临床护理提供参考。方法:非随机同期对照研究设计,纳入患者102例分两组,鼻饲组(术后第一天拔出鼻插管后2
作为计量经济学核心研究领域之一,空间工具建模技术被许多学者使用来研究各种各样的热点问题。目前,不管在环境经济学还是在金融经济学背景下,无论各区域地理位置是相距甚远
目的 对糖尿病足溃疡的临床护理措施和效果进行进一步的分析。方法 选取102例2013年12月—2017年1月期间在该院内分沁科接受治疗的糖尿病足溃疡患者,并随机分为参照组(应用常