用于在分布式碼字存儲系統(tǒng)中定位故障管芯的計數器的制造方法
【技術領域】
[0001]本公開通常涉及電子領域。尤其，某些實施例通常涉及在分布式碼字存儲系統(tǒng)中用于定位故障管芯的計數器
【背景技術】
[0002]通常地，用于在計算系統(tǒng)中存儲數據的存儲器可以是易失性的(用于存儲易失性信息)或非易失性的(用于存儲持續(xù)性信息)。存儲在易失性存儲器中的易失性數據結構通常用于暫時的或中間的信息，該信息被要求在程序的運行時間期間支持程序的功能性。另一方面，存儲在非易失性存儲器中的持續(xù)性數據結構在程序的運行時間之外是可用的且可以是重復使用的。此外，在用戶或編程員決定使該數據持續(xù)之前，新數據通常首先被生成為易失性數據。例如，編程員或用戶可導致在可由處理器直接訪問的易失性主存儲器中的易失性結構的映射(即，實例化)。在另一方面，持續(xù)性數據結構在像附連到輸入/輸出(I/o或10)總線的旋轉盤的非易失性存儲設備，或像閃存的基于非易失性存儲器的設備上被實例化。
[0003]當在處理器中增強計算能力時，一個關注點是存儲器可由處理器訪問的速度。例如，為了處理數據，處理器可能需要首先從存儲器中獲取數據。在完成數據處理之后，結果可能需要被存儲在存儲器中。因此，存儲器的訪問速度可直接影響整體系統(tǒng)性能。
[0004]另一個重要的考慮是電能消耗。例如，在依賴電池電源的移動計算設備中，考慮到該設備在移動時操作，降低電能消耗是非常重要的。因為過量的電能消耗可增加成本(例如，由于額外的電能使用，增加的冷卻要求等)，縮短部件壽命，限制設備可被使用的位置等，能量消耗對于非移動計算設備來說也是重要的。
[0005]硬盤驅動器提供一個相對低成本的存儲方案且被用于許多計算設備以提供非易失性存儲。然而，因為磁盤驅動器需要以一個相對高的速度旋轉磁盤且相對于旋轉的磁盤移動磁頭以讀/寫數據，所以當與閃存比較時，磁盤驅動器使用大量的電能。該物理移動產生熱量且增加電能消耗。為了這個目的，某些較高端移動設備正向非易失性的閃存設備迀移。
[0006]附圖的簡要說明
[0007]參考附圖提供詳細的說明。在這些圖中，附圖標記的最左邊數字標識首次出現該附圖標記的圖。在不同的圖中使用相同的附圖標記來標示類似的或相同的項目。
[0008]圖1和5-7闡明可用于實施在此討論的各實施例的計算系統(tǒng)的實施例的框圖。
[0009]圖2依據一個實施例闡明一個分布式碼字架構。
[0010]圖3依據一個實施例闡明一種故障管芯檢測方法的流程圖。
[0011]圖4依據一個實施例闡明一個SSD的各部件的框圖。
[0012]詳細說明
[0013]接下來的說明中，闡明了許多具體細節(jié)以便提供各實施例的透徹的理解。然而，沒有該詳細說明，各實施例也可被實施。在其他情況下，為了不模糊特定的實施例，眾所周知的方法，程序，部件，和電路未被詳細描述。而且，實施例的各方面可使用多種手段執(zhí)行，例如半導體集成電路(“硬件”)，組成一個或多個程序的計算機可讀指令(“軟件”)，或硬件和軟件的某種組合。就本公開而言，提及“邏輯”應該意味著硬件，軟件，固件，或其某種組入口 O
[0014]至于非易失性存儲器(NVM)比如NAND，NOR，或三維交叉點存儲器(或其他非易失性存儲器技術比如記憶電阻器(“存儲器電阻器”的混成詞)，電阻隨機存取存儲器，相變存儲器(PCM)，旋轉力矩轉移隨機存取存儲器(STTRAM)等)，糾錯碼(ECC)可被用于保護數據以防原始比特錯誤，例如表示為原始比特錯誤率(RBER)，其通常指的是讀操作期間部分數據位的失敗。分布在多個存儲器管芯中的大型ECC碼字可被用于某些實現中，例如，因為更大的ECC碼字大小通常提供對RBER的更好的恢復力。至于致命的ECC錯誤(例如，阻礙進程前進的ECC錯誤)，用于從該致命的ECC錯誤中恢復的重試流可包括具有高RBER的管芯的定位。使用XOR管芯(例如，在NVM設備的RAID (獨立磁盤冗余陣列)配置的情況下)或在標記那些比特為擦除之后完成解碼，該管芯中的碼字比特然后可被重建。
[0015]此外，定位具有高RBER的管芯能在窮舉搜索的基礎上被完成。該搜索影響重試流的延遲且可證明是在滿足系統(tǒng)中的服務質量(QoS)過程中的瓶頸。代替失敗時隨機地選擇一個管芯，例如在讀比特的基礎上對該失敗的管芯進行有根據的推測更有效。
[0016]為了這個目的，某些實施例提供使用計數器技術以在分布式碼字存儲系統(tǒng)中定位故障管芯。例如，一個不好的管芯可在首次嘗試中且以非常高的概率被識別，而不是必須執(zhí)行窮舉搜索。在一個實施例中，從該管芯中讀取的比特分別被計算(例如，通過使用一個或多個計數器)出O和/或I的數量(例如，每個管芯至少一個計數器以計算出O的數量和/或計算出I的數量，盡管每個管芯可使用更多的計數器，例如以計算O和I這兩者的數量)。這些計數然后被用于定位故障管芯，正如將在此進一步討論的。
[0017]另外，在此討論的技術可被用于非易失性存儲器的任何分布式碼字方案，且雖然某些實施例結合具有3D交叉點存儲器的SSD (固態(tài)驅動器)進行討論，但是實施例不限于3D交叉點存儲器技術且可被擴展到其他非易失性存儲器技術比如NOR存儲器，記憶電阻器，電阻隨機存取存儲器，相變存儲器(PCM)，旋轉力矩轉移隨機存取存儲器(STTRAM)，NAND等。此外，QoS可以是一個重要性能參數，且故障管芯的快速檢測幫助提高ECC錯誤發(fā)生后的重試流路徑中的QoS。另外，0/1的計數是相對有效的和/或低開銷的技術，該技術可導致重大系統(tǒng)性能提高(例如，當與窮舉搜索方法比較時)。
[0018]尤其，各種ECC方案可用于非易失性存儲器存儲。這些方案可包括在一個非易失性存儲器管芯中存儲一個ECC碼字或跨多個管芯分布一個ECC碼字。在單個管芯中存儲一ECC碼字有其優(yōu)勢，特別對NAND閃存來說，因為如果一個單個部分要求來自多個管芯的讀操作，系統(tǒng)的QoS不能被滿足。然而，對三維交叉點存儲器來說，這種限制被超越了，且跨多個管芯存儲一 ECC碼字是可行的。例如，對于三維交叉點存儲器，一個碼字可跨多個管芯分布。三維指的是該管芯中的二維和跨管芯的第三維。該跨管芯部件通常對NAND閃存來說是不可得的，因為跨芯的分布式碼字將必須從所有管芯中讀取，且這導致數量減少的通道或更少的并行性，這依次減少NAND閃存的吞吐量。然而，碼字依然可跨多個管芯分布，以稍微降低讀操作效率的方式使用NAND閃存(例如，以提供冗余等)。在跨多個管芯存儲單個碼字允許更大的碼字大小，且也利用跨管芯的RBER差異來提供更高的對RBER的恢復力。
[0019]然而，存儲單個碼字或分布式碼字的方案有它們自己的缺點。除了延遲命中和更高的解碼復雜性之外，定位具有高RBER的管芯也是個問題。如果ECC致命錯誤，定位高RBER管芯或異常值(如我們將稱它為向前，這通常指的是具有跟隨著該高RBER管芯的問題的下一個管芯)變得重要。一旦識別出該異常值，XOR管芯(例如，RAID的)復原可被用于重建該異常值中的碼字比特以重試解碼。對可能不支持XOR的基于李德所羅門(Reed-Solomon)的分布式碼字方案來說，重試解碼期間，異常值中的碼字比特可被聲明為擦除。因此，這樣的重試機制需要異常值識別。
[0020]此外，窮舉搜索通常包括選擇任何管芯當作異常值且重試解碼過程。如果解碼失敗，另一個管芯然后被選擇為異常值，且該搜索繼續(xù)直至一個成功的解碼結果；和如果所有管芯被窮舉為正標記的異常值，復原退出。如此，窮舉搜索可以有一個非常大的延遲影響。
[0021]為了這個目的，一個實施例使用從該非易失性存儲器管芯中讀取的比特以確定一個可能的候選作為失敗的管芯。管芯的失敗通常證明它們自身為字線短路或斷路。這樣的失敗將導致正讀取的比特全部為O或全部為I。因為存儲在介質中的數據可能是代碼源，O和I發(fā)生的概率是一半或百分之五十。因此，讀取所有的O或所有的I是罕見的事件且有k個O或I被讀取的概率是2Λ因此，如果從管芯中讀取出k比特且如果它們都是O或1，這已經表明該管芯很可能已經轉壞(或該管芯中讀取的字線)。然后這被用作參照一些實施例討論的壞管芯檢測方案的基礎。
[0022]在此討論的技術可被提供于各種計算系統(tǒng)(例如，包括非移動計算設備比如臺式機，工作站，服務器，托架系統(tǒng)等；和/或移動計算設備比如智能手機，手寫板，UMPC (超級移動個人電腦)，膝上型電腦，超極本?計算設備，智能手表，智能眼鏡等)，包括參照圖1-7所討論的那些。尤其，依據一實施例，圖1闡明一計算系統(tǒng)100的框圖。該系統(tǒng)100可包括一個或多個處理器102-1至102-N(通常在此稱為“多個處理器102”或“處理器102”)。處理器102可通過互連或總線104通信。每個處理器可包括各種部件，為清楚起見，其中的一些僅參照處理器102-1進行討論。相應地，剩余的處理器102-2至102-N中的每個可包括與參照處理器102-1所討論相同或相似的部件。
[0023]在一個實施例中，處理器102-1可包括一個或多個處理器核心106-1至106-M (在此稱為“多個核心106”，或更通常稱為“核心106”)，緩存108 (在各實施例中，這可為共享緩存或私有緩存)，和/或路由器110。處理器核心106可在單一集成電路(IC)芯片上被實施。此外，該芯片可包括一個或多個共享和/或私有緩存(例如緩存108)，總線或互連(例如總線或互連112)，存儲控制器(例如參照圖5-7所討論的那些)，或其他部件。
[0024]在一個實施例中，路由器110可被用于在處理器102-1和/或系統(tǒng)100的各部件之間通信。此