一种闪存阈值电压分布的确定方法、装置、设备及介质与流程

本发明涉及存储，特别涉及一种闪存阈值电压分布的确定方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、3d nand(即not and)一种非易失性存储技术(non-volatile memory，nvm)，属于存储器的一种。3d nand的发展趋势是存储容量与密度的不断增长，一方面主要在多阶存储单元技术，在存储单元内划分更多的存储电平以存储更多的比特，从而提升闪存单元存储密度；另一方面，3d堆叠的层数在不断增加，这都会给存储的可靠性带来挑战。其中，多阶存储单元由于具有更多的存储状态，导致每个阈值电压窗口在不断缩小，并且更多层数的堆叠使得不同层中出现差异和干扰加剧，随着闪存的使用，数据保持时间(data retention)和擦写(program/erase，pe)次数的增加，读写干扰加剧，层间的干扰更加严重。这些干扰使得原本的阈值电压发生偏移，从而阈值电压窗口交叉重叠，并且不断变化。闪存中错误的增加需要更强大的纠错码(error correcting code，即ecc)来保护，然而ecc的设计需要不同情况下的阈值电压分布信息。具体来说，读参考电压影响读取数据的rber(raw bit errorrate，原始比特误码率)，对数似然比(log-likelihood-ratio,llr)作为ecc译码器的输入，直接影响译码结果和性能。使用单一的读参考电压配置和llr初始配置，会使得数据读取速度误码率升高，译码速度变慢，该现象尤其在闪存的寿命后期情况严重。

2、采用数学模型来标识阈值电压的分布称为拟合过程，阈值电压的分布受数据保持时间、pe次数、读写干扰等多方面的影响。如图1所示，多种因素共同作用在闪存上使得阈值电压分布出现状态内的不对称性，即左尾和右尾不对称，以及状态间的不对称性，即关于原始读电压轴不对称，这些变化无法直观的量化出来。传统的技术通常基于测试结果，用高斯分布来拟合实际分布，并进行相关计算配置译码器参数，但没有考虑实际物理因素带来的阈值电压分布的非对称性特性。可见，确定阈值电压分布的关键在于拟合模型的设置，为了阈值电压模型的精确度，考虑到物理因素导致的肥尾和不对称性，已有的研究工作中结果最好的是采用gamma-拉普拉斯分布及分段的学生-t分布，但这两种分布均采用了分段的思想，位置参数多，计算复杂度过高。

3、综上，如何有效拟合闪存实际中的阈值电压，以提高阈值电压拟合模型的精确度，并减少数据测量规模和降低计算复杂度是目前有待解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种闪存阈值电压分布的确定方法、装置、设备及介质，能够有效拟合闪存实际中的阈值电压，以提高阈值电压拟合模型的精确度，并减少数据测量规模和降低计算复杂度。其具体方案如下：

2、第一方面，本技术公开了一种闪存阈值电压分布的确定方法，包括：

3、针对闪存中电压轴的每一参考电压，按照预设区间偏移步长在所述参考电压的左右两侧逐步执行区间偏移操作，并在每次执行完所述区间偏移操作后计算相应偏移区间对应的曲线斜率；

4、在所述曲线斜率满足预设斜率阈值时停止执行对应侧的区间偏移操作，并在左右两侧均停止执行所述区间偏移操作后，基于左右两侧当前距离所述参考电压最远的目标偏移区间确定左侧截断点和右侧截断点；

5、计算所述左侧截断点和所述右侧截断点之间各偏移区间对应的数据写入概率，并基于预设拟合分布函数获取与各所述偏移区间对应的数据分布概率；

6、在基于所述左侧截断点和所述右侧截断点确定的拟合范围内，利用预设距离函数、所述数据写入概率和所述数据分布概率计算对应的目标距离，并在所述目标距离取得最小值时输出闪存阈值电压分布的拟合模型。

7、可选的，所述在每次执行完所述区间偏移操作后计算相应偏移区间对应的曲线斜率，包括：

8、在每次执行完所述区间偏移操作后统计当前偏移区间中读取结果为1的存储单元个数；所述存储单元个数包括写入0读取1的第一存储单元个数和写入1读取1的第二存储单元个数；

9、基于所述第一存储单元个数计算所述当前偏移区间内的第一曲线斜率，并基于所述第二存储单元个数计算所述当前偏移区间内的第二曲线斜率；

10、将所述第一曲线斜率和所述第二曲线斜率中的最大值确定为与所述当前偏移区间对应的曲线斜率。

11、可选的，所述统计当前偏移区间中读取结果为1的存储单元个数，包括：

12、测量所述参考电压到所述当前偏移区间内所有读取结果为1的存储单元的第一总数，并获取上一次测量得到的所述参考电压到上一偏移区间内所有读取结果为1的存储单元的第二总数；

13、将所述第一总数与所述第二总数的差值作为当前偏移区间中读取结果为1的存储单元个数。

14、可选的，所述数据写入概率包括写入数据0的第一写入概率和写入数据1的第二写入概率；

15、相应的，所述计算所述左侧截断点和所述右侧截断点之间各偏移区间对应的数据写入概率，包括：

16、统计所述左侧截断点和所述右侧截断点之间的所有偏移区间中读取结果为1的存储单元总数；所述存储单元总数包括写入0读取1的第一存储单元总数和写入1读取1的第二存储单元总数；

17、确定每一偏移区间中的所述第一存储单元个数与所述第一存储单元总数的第一比值，并将所述第一比值确定为所述偏移区间写入数据0的第一写入概率；

18、确定每一偏移区间中的所述第二存储单元个数与所述第二存储单元总数的第二比值，并将所述第二比值确定为所述偏移区间写入数据1的第二写入概率。

19、可选的，所述第一写入概率的计算表达式为：

20、

21、其中，p0[bin[±j]]为偏移区间bin[±j]中写入数据0的第一写入概率，cnt0bin[±j]为偏移区间bin[±j]中的第一存储单元个数，∑jcnt0bin[±j]为所有偏移区间的第一存储单元总数；j表示偏移次数；

22、所述第二写入概率的计算表达式为：

23、

24、其中，p1[bin[±j]]为偏移区间bin[±j]中写入数据1的第二写入概率，cnt1bin[±j]为偏移区间bin[±j]中的第二存储单元个数，∑jcnt1bin[±j]为所有偏移区间的第二存储单元总数；j表示偏移次数。

25、可选的，所述在所述曲线斜率满足预设斜率阈值时停止执行对应侧的区间偏移操作，包括：

26、获取预设斜率阈值，并在所述曲线斜率小于所述预设斜率阈值时，停止对应侧的区间偏移操作；其中，若左右两侧中存在任意一侧的曲线斜率小于所述预设斜率阈值，则停止执行该侧的区间偏移操作，并继续执行另一侧区间偏移操作。

27、可选的，所述预设拟合分布函数为学生t分布函数；

28、相应的，所述基于预设拟合分布函数获取与各所述偏移区间对应的数据分布概率，包括：

29、获取预先存储的与所述学生t分布函数对应的分布函数表；

30、从所述分布函数表中获取与各所述偏移区间对应的数据分布概率。

31、可选的，所述在所述目标距离取得最小值时输出闪存阈值电压分布的拟合模型之后，还包括：

32、基于所述闪存阈值电压分布的拟合模型确定读取操作的目标电压轴；所述目标电压轴用于控制读取数据的原始比特误码率为最小值；

33、基于所述闪存阈值电压分布的拟合模型确定软判决译码中参考电压的偏移电压轴；所述偏移电压轴包括左偏移电压轴和右偏移电压轴；

34、基于所述闪存阈值电压分布的拟合模型、所述目标电压轴、所述偏移电压轴确定所述软判决译码的对数似然比表；所述对数似然比表用于记录每个目标区间的对数似然比，所述目标区间为基于所述目标电压轴和所述偏移电压轴划分的区间；

35、将所述目标电压轴、所述偏移电压轴和所述对数似然比表发送至固态硬盘中的主控芯片，以便所述主控芯片对所述固态硬盘中与读取操作对应的当前配置参数进行修正；

36、其中，所述当前配置参数包括读取操作的当前电压轴以及所述软判决译码的当前偏移电压轴和当前对数似然比表。

37、第二方面，本技术公开了一种闪存阈值电压分布的确定装置，包括：

38、区间偏移模块，用于针对闪存中电压轴的每一参考电压，按照预设区间偏移步长在所述参考电压的左右两侧逐步执行区间偏移操作；

39、曲线斜率计算模块，用于在每次执行完所述区间偏移操作后计算相应偏移区间对应的曲线斜率；

40、截断点确定模块，用于在所述曲线斜率满足预设斜率阈值时停止执行对应侧的区间偏移操作，并在左右两侧均停止执行所述区间偏移操作后，基于左右两侧当前距离所述参考电压最远的目标偏移区间确定左侧截断点和右侧截断点；

41、概率获取模块，用于计算所述左侧截断点和所述右侧截断点之间各偏移区间对应的数据写入概率，并基于预设拟合分布函数获取与各所述偏移区间对应的数据分布概率；

42、距离计算模块，用于在基于所述左侧截断点和所述右侧截断点确定的拟合范围内，利用预设距离函数、所述数据写入概率和所述数据分布概率计算对应的目标距离，并在所述目标距离取得最小值时输出闪存阈值电压分布的拟合模型。

43、第三方面，本技术公开了一种电子设备，包括：

44、存储器，用于保存计算机程序；

45、处理器，用于执行所述计算机程序，以实现前述公开的闪存阈值电压分布的确定方法的步骤。

46、第四方面，本技术公开了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序；其中，所述计算机程序被处理器执行时实现前述公开的闪存阈值电压分布的确定方法的步骤。

47、可见，本技术针对闪存中电压轴的每一参考电压，按照预设区间偏移步长在所述参考电压的左右两侧逐步执行区间偏移操作，并在每次执行完所述区间偏移操作后计算相应偏移区间对应的曲线斜率；在所述曲线斜率满足预设斜率阈值时停止执行对应侧的区间偏移操作，并在左右两侧均停止执行所述区间偏移操作后，基于左右两侧当前距离所述参考电压最远的目标偏移区间确定左侧截断点和右侧截断点；计算所述左侧截断点和所述右侧截断点之间各偏移区间对应的数据写入概率，并基于预设拟合分布函数获取与各所述偏移区间对应的数据分布概率；在基于所述左侧截断点和所述右侧截断点确定的拟合范围内，利用预设距离函数、所述数据写入概率和所述数据分布概率计算对应的目标距离，并在所述目标距离取得最小值时输出闪存阈值电压分布的拟合模型。

48、由此可见，本技术针对闪存中电压轴的每一个参考电压，按照预设区间偏移步长在参考电压的左右两侧逐步执行区间偏移操作，并且每执行完一次区间偏移操作后都会计算相应偏移区间对应的曲线斜率，一旦曲线斜率满足预设斜率阈值就会停止该侧的区间偏移，因此从而得到该侧的截断点，由于每执行一次区间偏移，对应的偏移区间则距离参考电压的位置会更远，因此该侧截断点是基于该侧距离参考电压最远的目标偏移区间所确定的，那么当左右两侧均停止区间偏移操作后，则得到对应的左侧截断点和右侧截断点。进一步的，计算左侧截断点和右侧截断点之间各偏移区间对应的数据写入概率，并基于预设拟合分布函数获取与各偏移区间对应的数据分布概率，最后在基于左侧截断点和右侧截断点确定的拟合范围内，利用预设距离函数、数据写入概率和数据分布概率计算对应的目标距离，并在目标距离取得最小值时输出闪存阈值电压分布的拟合模型。也即本技术在模型拟合过程中，不再考虑整体的阈值电压分布特性，仅考虑对实际结果影响大的尾部，即左侧截断点与右侧截断点之间的范围，考虑到受物理因素影响带来的不对称性，左右尾部存在非对称性，单一模型无法完全拟合，为了保持低复杂度，仅考虑拟合靠近参考电压一侧的尾部，即左侧阈值电压分布的右尾和右侧阈值电压分布的左尾，由于仅拟合整体分布的单尾，无需对所有区间的数据进行测量，使得测试数据量大大减少，拟合过程中的计算复杂度也大大降低。此外，上述方案通过采用区间曲线斜率确定单边尾部的截断点的策略，能够对阈值电压分布的单边尾部进行拟合，从而精确的获得参考电压左右两侧的分布特性。因此，本方案能够有效拟合闪存实际中的阈值电压，提高了阈值电压拟合模型的精确度。