如何在基于NAND閃存的系統(tǒng)中實現(xiàn)最低的故障率?

我們?nèi)绾卧诨贜AND閃存的系統(tǒng)中實現(xiàn)最低的故障率？您可能已在工程團(tuán)隊或存儲系統(tǒng)供應(yīng)商之間進(jìn)行過此次討論。正在采取哪些措施來確保您獲得的質(zhì)量解決方案不僅可以有效地糾正將發(fā)生的不可避免的錯誤，而且建立一個如此強大的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可以防止一開始錯誤發(fā)生？

隨著NAND閃存的工藝幾何尺寸縮小，誤碼率不斷增加，從而導(dǎo)致系統(tǒng)故障率降低。任何了解SD卡，USB閃存驅(qū)動器和其他基于NAND閃存的解決方案基礎(chǔ)知識的人都知道，控制這些最小化故障率的關(guān)鍵組件是NAND閃存控制器。您可能熟悉此組件并討論過糾錯碼（ECC）強度。是否想過在這個小包裝里面究竟出現(xiàn)什么？閃存控制器為防止故障發(fā)生做了什么？ECC是一組不同構(gòu)建塊當(dāng)中的一個單元。系統(tǒng)設(shè)計相當(dāng)良好，其可靠性和防錯功能在整個進(jìn)程陣列中交錯，包括用于不可避免的位錯誤的ECC。若想要老板留下深刻印象并且為工作項目提供更多有價值的事物，建議您應(yīng)該繼續(xù)閱讀，因為我們會解釋極為強大的閃存控制器功能。

甚至在系統(tǒng)組裝之前，無論是在內(nèi)部還是通過系統(tǒng)集成商，都有一個重要的規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)入閃存認(rèn)證。換句話說，閃存控制器應(yīng)該與正確的閃存策略配對。那么資格認(rèn)定究竟是什么意思呢？資格認(rèn)證不僅意味著控制器將使用選定的閃存。最重要的是，它意味著測試，而且不僅僅是少數(shù)。在海派世通，我們確保組合已經(jīng)徹底測試過。首先是表征閃存本身。通過不同使用情況在所有生命周期階段中廣泛測試NAND閃存來完成表征。該知識有助于正確設(shè)計糾錯單元，提取用于糾錯的軟解碼的對數(shù)似然比（LLR）表，并實現(xiàn)最有效的整體錯誤恢復(fù)流程。

在規(guī)劃設(shè)計時，大多數(shù)公司會討論與總體成本相關(guān)的閃存，但許多人忘記考慮閃存的行為，因為它們的體系結(jié)構(gòu)，環(huán)境和它們所暴露的用例。每種方案都需要獨特的處理，校正和恢復(fù)選項，以實現(xiàn)最佳結(jié)果。這種表征活動非常重要，因為所有收集的數(shù)據(jù)都能夠以最準(zhǔn)確和最有效的方式驗證工具。復(fù)雜且經(jīng)過深思熟慮的資格認(rèn)證是穩(wěn)健和穩(wěn)定系統(tǒng)的基礎(chǔ)工作。對于要求苛刻的系統(tǒng)，與系統(tǒng)集成商一起質(zhì)疑和討論資格認(rèn)證過程是值得的。或者，如果內(nèi)部設(shè)計解決方案以獲得更大的靈活性，請直接向控制器公司咨詢。雖然可靠的認(rèn)證設(shè)置了成功的系統(tǒng)，但校準(zhǔn)和控制器功能（如讀取干擾管理，磨損均衡和動態(tài)數(shù)據(jù)刷新）更像是直接的錯誤預(yù)防。

有效的校準(zhǔn)過程可以在器件的整個壽命期間保持低誤碼率，同時動態(tài)地適應(yīng)存儲器單元中的閾值電壓的變化。有許多干擾會影響電池的閾值電壓：編程和擦除循環(huán)，讀取干擾，數(shù)據(jù)保留溫度變化等。閃存不會自動跟蹤閾值變化。相反，閃存控制器會決定何時需要校準(zhǔn)并執(zhí)行合適的操作序列。

如下所述，校準(zhǔn)改變了電池的參考電壓。由于不同的塊或頁面可能會遇到不同的干擾，因此一頁的最佳校準(zhǔn)不一定適用于另一頁。

此外，諸如磨損均衡（WL），讀干擾管理（RDM），跡近錯失ECC和動態(tài)數(shù)據(jù)刷新（DDR）之類的錯誤預(yù)防機制協(xié)同工作，以管理數(shù)據(jù)到閃存上有效和可靠的傳輸。磨損均衡可確保閃存或存儲系統(tǒng)中的所有塊同時接近其定義的擦除周期預(yù)算，而不是之前接近它的某些塊。讀取干擾管理計算對閃存的所有讀取操作。如果達(dá)到某個閾值，則刷新周圍區(qū)域。跡近錯失ECC刷新應(yīng)用程序讀取的所有數(shù)據(jù)超過配置的錯誤閾值，而動態(tài)數(shù)據(jù)刷新掃描讀取所有數(shù)據(jù)并將所有塊的錯誤狀態(tài)標(biāo)識為后臺操作。如果在此掃描讀取中超過每個塊或ECC單元的特定閾值錯誤，則觸發(fā)刷新操作。這些功能通常由不同的控制器公司以不同的方式命名，并最終以其背后的邏輯和算法為目標(biāo)，同時針對共同的目標(biāo)，以不同的方式達(dá)到它人們應(yīng)該與他們的控制器公司建立密切的關(guān)系，以便了解這些功能如何與合格的閃光燈協(xié)同工作。

最后，糾錯已經(jīng)成為閃存控制器中最著名和最重要的任務(wù)之一，而錯誤預(yù)防應(yīng)該在其價值方面承擔(dān)更多的重量，錯誤糾正的復(fù)雜性和強度最終使它成為最有價值的蛋糕控制器的機制。在考慮面積和功率限制時，糾錯編碼變得越來越困難。隨著對糾錯能力的需求不斷增加，舊代碼不再能夠基于最新閃存中可用的有限備用區(qū)域來提供所需的校正性能。

為了提供最佳解決方案，海派世通開發(fā)了自己的糾錯引擎，這是一種基于廣義級聯(lián)碼的硬判決和軟判決糾錯模塊。該代碼構(gòu)造提供的巨大優(yōu)勢在于一個特定方面：可以分析地確定每個代碼字中的可校正錯誤的數(shù)量。這意味著對于每個碼字，糾錯可以保證一定程度的校正性能。對于所有可用的閃存，指定了保證誤碼率，可以保證在指定參數(shù)內(nèi)的可靠操作。

當(dāng)數(shù)據(jù)從閃存中讀回并傳遞到糾錯模塊時，判斷哪些位錯誤僅基于添加到碼字中的冗余信息。僅使用此信息意味著對于每個比特，它同樣可能是正確的或不正確的。使用所謂的軟信息考慮概率，其指示接收的比特是接收的比特的可能性或者是否是另一個值（比特可以是“零”或“一個”）的可能性。這些概率取自所謂的對數(shù)似然表（LLR）表，這些表已經(jīng)生成并且已經(jīng)存儲在控制器中的查找表中。使用該信息，糾錯現(xiàn)在具有更多輸入：對于每個單獨的比特，概率信息現(xiàn)在指示該比特被接收的可能性，例如，收到零，有74％的信心，原始值為零。糾錯具有明確的指示，哪些位可能是錯誤的，哪些位不太可能是錯誤的。該附加信息顯著增加了糾錯的糾正能力。

閃存控制器是確保閃存可靠和安全處理的關(guān)鍵組件。它們處理一系列功能，旨在有效地管理閃存上的數(shù)據(jù)傳輸，并且不僅可以進(jìn)行糾錯，還可以防止錯誤。但是，這些功能都是以不同的方式設(shè)計，并且取決于公司的業(yè)務(wù)模式和重點，您的控制器可以做到最低限度。在海派世通，我們稱之為高質(zhì)量的功能，機制和復(fù)雜過程，旨在提高FlashXE？eXtendedEndurance生態(tài)系統(tǒng)的耐用性，從而提高閃存的可靠性。