一种针对NANDFlash最大保存时间错误数的分析方法与流程

一种针对nand flash最大保存时间错误数的分析方法
技术领域
1.本发明涉及一种针对nand flash最大保存时间错误数的分析方法，属于存储器技术领域。

背景技术：

2.nand flash是非易失性存储器，掉电数据不丢失，体积小，可以实现廉价高效的大容量存储，因此受到广泛应用。
3.一般而言，一片nand flash是由许多块（block）组成，每个块（block）包含许多字线（word line），每个字线（word line）包含若干页（page）。用户可以对nand flash进行擦除（erase）、写入（write）和读取（read）操作，其中，块（block）一般是擦除操作的最小寻址单元，字线（word line）一般是写入操作的最小寻址单元，页（page）一般是读取操作的最小寻址单元。
4.nand flash由于内部原理和制作工艺限制，数据保存时间越久越容易出现位（bit）反转，即写入的数据在读出时有些位由1变0，有些位由0变1。即读取时的数据与写入数据不一致。
5.nand flash写入方式一般分为tlc和slc方式写入，其中以slc方式写入，对同一block而言存入数据量少，但稳定性高；以tlc方式写入反之。有些重要数据是以slc方式写入nand flash。
6.但是，某些nand flash在芯片初期slc和tlc block的数据保存时间可以达到室温下5年之久。因此，我们需要提供一种快速可靠的，针对nand flash 最大保存时长错误数的分析方法，判断各种条件下错误数是否仍在可纠错范围内，防止重要数据丢失。

技术实现要素：

7.本发明要解决的技术问题是提供一种针对nand flash最大保存时长错误数的分析方法，判断最大保存时长各种条件下错误数是否仍在可纠错范围内，防止重要数据丢失。
8.为了解决所述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种针对nand flash最大保存时长错误数的分析方法，包括以下步骤：s01）、选取nand flash的多个block，根据nand flash手册确定其使用时的写入方式；s02）、按照步骤s01）确定的写入方式，对选取的block根据不同磨损程度、不同写入量进行擦除写入，并进行分组，形成不同的对照试验组；s03）、在室温下，对步骤s02）形成的对照试验组正常擦除写入一次，写入量与步骤s02）相同；s04）、数据写入完成后断电开始保存，数据保存条件为温箱高温离线保存，保存温度在80
°
c 到100
°
c之间，保存时间按照手册给定的40℃保存时长计算得出；s05）、block按照步骤s04）计算的高温保存时间保存后，降至室温，然后将block放
入治具中，在常温下稳定后，使用默认电压轴（0,0,0,0,0,0,0）和nand flash厂商提供的所有读循环电压轴进行重复读取，获取所有block的比特出错概率信息；s06）、在每个对照试验组的各字线中选定一定数量的字节，统计这些字节正常读取和重复读取的位反转情况；s07）、分析不同读取次数的比特出错概率信息情况，其他条件为写入量100%、生命末期、手册给定的最大保存时长、正常电压轴读取；s08）、分析不同磨损程度的比特出错概率信息情况，其他条件为写入量100%、手册给定的最大保存时长、正常电压轴读取；s09）、分析不同写入量的比特出错概率信息情况，其他条件为生命末期、手册给定的最大保存时长、正常电压轴、第n次读取，n由步骤s07）得出s10）、分析不同读取电压轴的比特出错概率信息情况，其他条件为写入量100%、生命末期、手册给定的最大保存时长、第n次读取，n由步骤s07）得出。
9.进一步的，步骤s05）使用默认电压轴（0,0,0,0,0,0,0）和nand flash厂商提供的所有读循环电压轴进行重复读取时，使用一个电压轴读取三次，每次间隔0.8-1.5秒，分别记录比特出错概率信息信息；一个电压轴读取完后，间隔25-35分钟再读取下一个电压轴。
10.进一步的，按照手册给定的40℃保存时长计算得出高温保存时间的公式为：af = exp(ea/kb*(1/tnow-1/t
40℃
))，其中，exp表示以自然常数e为底的指数函数，ea为1.0~1.1ev，kb为波尔兹曼常数，tnow为高温保存block的开尔文温度，t
40℃
为40℃对应的开尔文温度，高温保存时间等于40℃保存时长除以温度加速系数。
11.进一步的，每个对照试验组的block数量为100。
12.进一步的，步骤s06）中，在每个对照试验组的各字线中选定4千字节，统计这些字节正常读取和重复读取的位反转情况。
13.进一步的，步骤s04中，断电保存温度最高不超过nand手册上的最大保存温度，高温保存时间按照手册给定的40℃保存时长除以温度加速系数计算得出。具体的，断电保存温度为110
°
c，保存时间为2.1天本发明的有益效果：本发明提供一种快速可靠的，针对nand flash 最大保存时长错误数的分析方法，判断各种条件下错误数是否仍在可纠错范围内，防止重要数据丢失。判断出各种条件下的错误情况后，为后续的读写提供指导，避免错误数超过可纠错范围。
附图说明
14.图1为本方法实施的具体流程图；图2为不同读取次数、写入量100%、生命末期（磨损程度pe30k）、手册给定的最大保存时长、正常电压轴读取，各wl每4千字节的最大位反转情况示意图；图3为不同读取次数、写入量100%、磨损程度pe10k、手册给定的最大保存时长、正常电压轴读取，各wl每4千字节的最大位反转情况示意图；图4为对比分析不同写入量的ber情况示意图，其他条件为生命末期、手册给定的最大保存时长、正常电压轴、第2次读取；图5为对比分析不同读取电压轴的ber情况示意图，其他条件为写入量100%、生命末期、手册给定的最大保存时长、第2次读取。
具体实施方式
15.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
16.实施例1本实施例公开一种针对nand flash最大保存时长错误数的分析方法，如图1所示，包括以下步骤：s01）、选取一定数量的block，首先根据nand flash手册确定其使用时的写入方式，一般分为tlc和slc方式写入。因重要数据是以slc方式写入nand flash，故下面测试slc方式写入；s02）、按照s01)确定的写入方式，根据不同磨损程度（pe）、不同写入量进行擦除写入(pe)，并进行分组；比如，一级分组时根据写入量分为i个一级分组，二级分组时，按照一级分组的写入量，根据磨损程度（pe）将nand flash再分为j个二级分组，共得到i*j个对照试验组。
17.具体的，一级分组时，将nand flash按照写入量从空到100%，以10%为间隔划分为i组，共划分为11个一级分组。本实施例中，写入量从0到100%。
18.二级分组时，按照一级分组的写入量，磨损程度从pe0到nand flash生命末期，先按照5000次擦写为间隔，将每个一级分组划分为j个二级分组，分别为：pe0、pe5k、pe10k、pe15k、
······
。
19.由于block差异，所以要保证i*j组的block有足够的样本量。本实施例中，每个对照试验组的样本量为100个block。
20.s03）、在室温下，对步骤s02）的不同对照试验组（i*j组）正常擦除写入一次，写入量与步骤s02）相同；此次正常擦除写入一次的目的为:一是步骤s03)在室温下写，s05)在室温下读，避免不同温度下读写的影响；二是消除步骤s03）之前可能存在的高温保存影响；s04）、数据写入完成后断电开始保存（retention），数据保存条件为温箱高温离线保存。保存时间按照手册给定的40℃保存时长，通过下列公式计算得到温箱高温温度相对于40℃的温度加速系数，af = exp(ea/kb*(1/tnow-1/t
40℃
))。其中，exp表示以自然常数e为底的指数函数，ea为1.0~1.1ev，kb为波尔兹曼常数，tnow为当前开尔文温度，t
40℃
为40
°
c对应的开尔文温度值。在该例中，ea为1.0，高温保存操作温度为110℃时，大约只须保存2.1天，便等效为40℃保存5年。
21.s05）、按照s04）计算的高温保存时间保存后，降至室温，放入治具中，在常温下稳定后，使用默认电压轴（0,0,0,0,0,0,0）和nand flash厂商提供的所有读循环电压轴进行重复读取，获取所有block的ber（比特错处概率）信息。为避免first read影响，需注意两点，一是使用一个电压轴读取三次，每次间隔1s，分别记录ber信息；二是一个电压轴读取完后，间隔半小时再读取下一个电压轴。
22.s06）、对步骤s05）的不同对照试验组（i*j组），将各wl每4千字节（kb）的正常和retry读取的三次位反转情况统计到表格。
23.s07）、分析不同读取次数的ber情况。其他条件为写入量100%、生命末期、手册给定的最大保存时长、正常电压轴读取。示例见图2，图2表示了不同读取次数，写入量100%、生命末期（磨损程度pe30k）、手册给定的最大保存时长（高温110℃保存时间2.1天，等效为40℃
保存5年）、正常电压轴读取，各wl每4千字节（kb）的最大位反转情况；图2中不同线条代表不同读取次数，分别为first read和second read，横轴为wl（从wl0到wl383），纵轴为对应wl每4千字节（kb）读取量的最大位反转情况。
24.可以发现，写入量100%、生命末期、手册给定的最大保存时长、正常电压轴读取，first read最大ber超过本实例允许的最大可纠错范围250bit。second read可有效降低ber，因此在手册给定的保存时间生命末期需进行second read来降低ber。
25.s08）分析不同磨损程度的ber情况。其他条件为写入量100%、手册给定的最大保存时长、正常电压轴读取。示例见图2和图3，图2和图3分别表示磨损程度pe30k和pe10k，其他条件相同，每4千字节（kb）读取量的最大位反转情况。
26.可以发现，在经过手册给定的最大保存时长后，生命末期（磨损程度pe30k）的ber更高。
27.s09）分析不同写入量的ber情况。其他条件为生命末期、手册给定的最大保存时长、正常电压轴、第n次读取（n由步骤07得出）。由步骤07得出需要第二次读取，故n为2。示例见图4，图4不同线条代表不同写入量，close block为全写满（写入量100%），open block为未写满，其他条件相同，每4千字节（kb）读取量的最大位反转情况。
28.可以发现，在经过手册给定的最大保存时长后，不同写入量的ber情况相同。
29.s10）分析不同读取电压轴的ber情况。其他条件为写入量100%、生命末期、手册给定的最大保存时长、第n次读取（n由步骤07得出）。示例见表1和图5。
30.表1表1表示了写入量100%、生命末期、手册给定的最大保存时长，第二次读取，nand flash厂商提供的所有read cycle各个电压轴的ber情况，可以发现，电压轴e0、f0和f8的ber较低。图5表示了这三个偏移电压轴(e0、f0和f8)和正常读取电压轴的每4千字节（kb）读取量的最大位反转情况，不同线条代表不同偏移电压轴，其他条件相同。
31.可以发现，在经过手册给定的最大保存时长后，e0、f0和f8均为左偏电压轴读取，这三个轴ber较低，其他较高。即在经过手册给定的最大保存时长后，左偏电压轴读取可降低ber。
32.以上描述的仅是本发明的基本原理和优选实施例，本领域技术人员根据本发明做出的改进和替换，属于本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种针对nand flash最大保存时长错误数的分析方法，其特征在于：包括以下步骤：s01）、选取nand flash的多个block，根据nand flash手册确定其使用时的写入方式；s02）、按照步骤s01）确定的写入方式，对选取的block根据不同磨损程度、不同写入量进行擦除写入，并进行分组，形成不同的对照试验组；s03）、在室温下，对步骤s02）形成的对照试验组正常擦除写入一次，写入量与步骤s02）相同；s04）、数据写入完成后断电开始保存，数据保存条件为温箱高温离线保存，保存温度在80
°
c 到100
°
c之间，保存时间按照手册给定的40℃保存时长计算得出；s05）、block按照步骤s04）计算的高温保存时间保存后，降至室温，然后将block放入治具中，在常温下稳定后，使用默认电压轴（0,0,0,0,0,0,0）和nand flash厂商提供的所有读循环电压轴进行重复读取，获取所有block的比特出错概率信息；s06）、在每个对照试验组的各字线中选定一定数量的字节，统计这些字节正常读取和重复读取的位反转情况；s07）、分析不同读取次数的比特出错概率信息情况，其他条件为写入量100%、生命末期、手册给定的最大保存时长、正常电压轴读取；s08）、分析不同磨损程度的比特出错概率信息情况，其他条件为写入量100%、手册给定的最大保存时长、正常电压轴读取；s09）、分析不同写入量的比特出错概率信息情况，其他条件为生命末期、手册给定的最大保存时长、正常电压轴、第n次读取，n由步骤s07）得出s10）、分析不同读取电压轴的比特出错概率信息情况，其他条件为写入量100%、生命末期、手册给定的最大保存时长、第n次读取，n由步骤s07）得出。2.根据权利要求1所述的针对nand flash最大保存时长错误数的分析方法，其特征在于：步骤s05）使用默认电压轴（0,0,0,0,0,0,0）和nand flash厂商提供的所有读循环电压轴进行重复读取时，使用一个电压轴读取三次，每次间隔0.8-1.5秒，分别记录比特出错概率信息信息；一个电压轴读取完后，间隔25-35分钟再读取下一个电压轴。3.根据权利要求1所述的针对nand flash最大保存时长错误数的分析方法，其特征在于：按照手册给定的40℃保存时长计算得出高温保存时间的公式为：af = exp(ea/kb*(1/tnow-1/t
40℃
))，其中，exp表示以自然常数e为底的指数函数，ea为1.0~1.1ev，kb为波尔兹曼常数，tnow为高温保存block的开尔文温度，t
40℃
为40℃对应的开尔文温度，高温保存时间等于40℃保存时长除以温度加速系数。4.根据权利要求1所述的针对nand flash最大保存时长错误数的分析方法，其特征在于：每个对照试验组的block数量为100。5.根据权利要求1所述的针对nand flash最大保存时长错误数的分析方法，其特征在于：步骤s06）中，在每个对照试验组的各字线中选定4千字节，统计这些字节正常读取和重复读取的位反转情况。6.根据权利要求1所述的针对nand flash最大保存时长错误数的分析方法，其特征在于：步骤s04中，断电保存温度为110
°
c，保存时间为2.1天。

技术总结

本发明公开一种针对NAND Flash最大保存时间错误数的分析方法，本方法针对对个对照试验组进行不同条件的写入后，模拟NAND Flash的最大保存时间，然后进行不同条件的读取，从而判断各种条件下错误数是否仍在可纠错范围内，防止重要数据丢失，判断出各种条件下的错误情况后，为后续的读写提供指导，避免错误数超过可纠错范围。可纠错范围。可纠错范围。