Flash存储器的纠错要求

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Flash存储器的纠错要求

2023-11-08 08:39| 来源: 网络整理| 查看: 265

给定RBER和存储介质,我们可以得到概率分布函数和累积函数(probability mass function (pmf) and cumulative distribution function (cdf).)。

PMF表示在长度为n的Codeword里面发生x个错误的概率,CDF指的是在长度为n的codeword里面发生小于等于x个错误的概率。

假如我们能纠错40个bit,那么纠错失败的概率为:Pr (˃ 40 errors) = 1 – Pr (≤ 40 errors) ≈0.0015。这个叫做FER(Frame Error Rate)。如果能够纠错41个bit,则FER=0.00084,纠错长度增加2.5%导致FER下降44%!

RBER与UBER

加入我们考虑了纠错之后再来计算出错率,发现error count在40bit以下的概率都为0,因为都被纠过来了,而大于41个bit的出错概率本来就很低,错误概率分布变成了如下右图的PMF。

右图放大之后:

所以接下来的任务就是计算纠错之后的Bit Error Rate:UBER,uncorrected bit error rate,这个是工业界来衡量Flash纠错能力的指标。计算公式很简单,就是把前面每个bit的出错率加起来,但是因为t bit纠错能力导致t个bit以下的错误率都为0,所以从t+1开始累加就可以了。

UBER的影响因子

纠错能力

RBER为2.00e-3,纠错能力从35增长到43bit,那么UBER下降了250倍。

RBER

同样情况下,如果RBER降到1.25e-3,UBER可以下降4000倍!

只看RBER的变化,UBER改善更显著:

怎样选择纠错码长度

短纠错码占用资源少,但是纠错能力差。长纠错码纠错能力强,但是占用更多资源。关键是选择一个能够实现足够UBER的纠错长度。如果知道4K page的纠错码长度,怎么计算8K和16K的?

问题是,Flash制造商并不提供RBER,因为RBER并非固定值,它跟晶圆质量、温度等很多因素相关。一般来讲,按照制造商提供的纠错码长度就可以了,但是企业级用户的要求更高,他们对性能和使用寿命非常关注。

深入知识

性能鉴定

下图为IBM Flash性能鉴定平台。

如下图,Flash的错误率会随着使用寿命增加而增加。为了挑战极限,必须准备好处理每100个bit就有1个坏的情况。

RBER还跟Flash内部结构也有关系。两个相邻Block的RBER有可能完全不同,下图是单个block里面不同page的RBER分布图。看得出来,upper page的RBER比lower page要高两个数量级。

如果RBER高达1%,那么要实现UBER < 1e-15,需要多大的纠错码?如下图,BCH纠错码长度很长,码率很低。所以需要更好的纠错算法,譬如LDPC。

引用

Understanding Error Correction Mandates for Flash Memory

Charles Camp, CTO / IBM Flash Systems Development, IBM



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