專利名稱：用于存儲單元的自適應(yīng)讀寫系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施例涉及數(shù)據(jù)存儲設(shè)備領(lǐng)域，并且更具體地涉及向存儲單 元(memorycell)存儲數(shù)據(jù)以及從存儲單元提取數(shù)據(jù)。
背景技術(shù)：
諸如閃存單元之類的存儲單元可以通過捕獲(trap)例如晶體管的隔 離區(qū)中的?；?graniilized)量的電荷來存儲數(shù)據(jù)。在這樣的設(shè)備中，從存 儲單元提取數(shù)據(jù)通常能夠通過向晶體管施加讀取電壓并且隨后估計由該單 元中被捕獲的電荷量確定的讀出電流來完成。
基本類型的存儲單元的一個示例是可以存儲1位信息的存儲單元。在 這樣的存儲單元中，存儲單元可以保持或者不保持電荷，以便例如當電荷 被存儲時指示邏輯l，而在沒有電荷被存儲時指示邏輯O。
相反，"多電平存儲單元"能夠通過利用該存儲單元保持可變電荷量 或電荷電平的能力來存儲不止1位信息。例如，假定在多電平存儲單元中 允許被捕獲的電荷的最大量為Q。則可以通過存儲介于0和Q之間的?；?量的電荷并且隨后在該單元的讀出期間估計所存儲的電荷量來將不止1位 信息存儲在該單元中。因此，通過捕獲例如四種電平的電荷0、 Q/3、2Q/3、 Q中的任意一種，2位信息就可以被存儲到一個多電平存儲單元 中。該捕獲電荷的處理可以被稱作編程(programming)。
在實踐中，利用所期望的電荷量對多電平存儲單元進行精確編程通常 是很困難的。實際上，真正被編程的電荷量近似遵循中心位于所期望的電 荷電平處的高斯分布。該分布的方差(variance)可以由編程方法以及存儲 單元的物理性質(zhì)確定。因此，閃存單元的閾值電壓分布也是高斯型的。
圖1示出一個2位存儲單元的4閾值電壓分布(這里稱為"電平分 布")。所示的4電平分布與可以被存儲在一個存儲單元中的4種不同電 平的電荷相關(guān)，每種電平分布具有其自己的中間值(mean)和方差。如圖 l所示，四種電荷電平(電平0、電平l、電平3和電平4)的交點定義了 三個檢測閾值(tl、 t2和t3)，也就是說，三個檢測閾值(tl、 t2和t3) 位于兩個相鄰電平分布的曲線的相交處。
為了正確地從多電平存儲單元中讀取數(shù)據(jù)或者向多電平存儲單元寫入 數(shù)據(jù)，應(yīng)當明白兩點多電平存儲單元的電平分布的檢測閾值和中間值。 具體地，為了從存儲單元中讀取數(shù)據(jù)，檢測閾值(例如，tl、 t2和t3)可 能是必要的，而為了向存儲單元寫入數(shù)據(jù)，電平分布的中間值(例如， ml、 m2、 m3和m4)可能是必要的。也就是說，檢測閾值在多電平存儲 單元的讀取操作中是必要的，以便判斷存儲在存儲單元中的電荷是處于電 平0、電平l、電平3還是電平4。相反，電平分布的中間值在多電平存儲 單元的寫操作中是必要的，以便更準確地確定要向存儲單元編程的電荷
例如，為了在讀取期間判斷存儲在多電平存儲單元中的總電荷是否處 于電平0，應(yīng)當知道第一檢測閾值(tl)的值。通過知道tl的值，我們就 可以簡單地判斷被存儲(或者由于電平0可以是0電荷而沒有被存儲)在 存儲單元中的電荷是否小于tl，從而判斷所存儲的電荷是否處于電平0。 類似地，為了判斷存儲在存儲單元中的電荷是否處于電平1，我們可以判 斷存儲在存儲單元中的電荷是否介于tl和t2之間。
相反地，為了在寫期間確定要向存儲單元編程的適當?shù)碾姾闪?，?yīng)當 知道電平分布的均值(這里稱為"中間值")。例如，返回參考圖1，如果我們希望將電平1的電荷量存入存儲單元中，我們需要知道第二中間值
(ml)，以便正確地對存儲單元進行編程。由于ml位于高斯曲線的頂 端，因此通過確定要存儲到存儲單元中的電荷量ml可以最小化誤差。
遺憾的是，諸如上述多電平閃存單元之類的存儲單元在經(jīng)歷讀和/或?qū)?循環(huán)之后可能遭遇保持力損失(retention loss)。結(jié)果，如圖2所示，電平 分布的中間值和方差在循環(huán)(例如，讀和寫操作)之后發(fā)生了改變。為了 計入在存儲單元讀和寫操作期間該存儲單元的退化(degradation)并且最 小化誤差，存儲器讀/寫系統(tǒng)不僅需要跟蹤電平分布的改變，而且需要自適 應(yīng)地調(diào)整讀寫處理，以減輕重復(fù)循環(huán)操作的有害影響。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的各個實施例，提供了一種可以適應(yīng)存儲單元的電平分布 改變的自適應(yīng)讀寫系統(tǒng)和方法。對于實施例，該系統(tǒng)可以至少包括多電平 存儲單元(其可以是多電平閃存單元)以及可操作地耦合到多電平存儲單
元的計算模塊。計算模塊可以被配置用于至少部分基于多電平存儲單元的 電平分布的估計中間值和標準偏差值來計算最優(yōu)或近似最優(yōu)中間值和檢測 閾值。由計算模塊計算出的最優(yōu)或近似最優(yōu)中間值和檢測閾值可以隨后被 分別用于輔助向多電平存儲單元寫入數(shù)據(jù)以及從多電平存儲單元讀取數(shù) 據(jù)。
該系統(tǒng)中包括的計算模塊可以經(jīng)由估計模塊被可操作地耦合到多電平 存儲單元，估計模塊被配置用于確定由計算模塊用來計算最優(yōu)或近似最優(yōu) 中間值和檢測閾值的估計中間值和標準偏差值。在本發(fā)明的一些實施例 中，多電平存儲單元可以包括一個或多個用于在其中存儲預(yù)定數(shù)據(jù)的引導 單元。對于這些實施例，估計模塊還可以被配置用于通過使用一個或多個 引導單元來確定估計中間值和標準偏差值。
該系統(tǒng)還可以包括査找表，查找表被可操作地耦合到計算模塊。查找 表可以被配置用于存儲由估計模塊確定的估計中間值和標準偏差值和/或由 計算模塊計算出的最優(yōu)或近似最優(yōu)中間值和檢測閾值。
該系統(tǒng)還可以包括讀模塊和寫模塊，它們中的每一個被可操作地耦合到査找表并且分別被配置用于從多電平存儲單元讀取數(shù)據(jù)和向多電平存儲 單元寫入數(shù)據(jù)。讀模塊可以至少部分基于可以存儲在查找表中的最優(yōu)或近 似最優(yōu)檢測閾值從多電平存儲單元讀取數(shù)據(jù)。可替代地，最優(yōu)或近似最優(yōu) 檢測閾值可以從計算模塊直接提供。相反地，寫模塊可以被配置用于至少 部分基于可以存儲在查找表中的最優(yōu)或近似最優(yōu)中間值向多電平存儲單元 寫入數(shù)據(jù)?？商娲兀顑?yōu)或近似最優(yōu)中間值可以從計算模塊直接提供。
在本發(fā)明的一些實施例中，多電平存儲單元可以包括至少一個具有4 電平的M電平存儲單元。對于這些實施例，計算模塊也可以被配置用于根 據(jù)下述方程計算M電平存儲單元的近似最優(yōu)檢測閾值<formula>formula see original document page 9</formula>對于BKM-1，其中，^是電平!'-l和電平/之間的檢測閾值；zn,.， 1&、M-1是M電平分布的估計中間值；cx,.， 1&3M-1是M電平分布的估 計標準偏差。
在本發(fā)明的一些實施例中，多電平存儲單元可以包括至少一個具有M 電平的M電平存儲單元。對于這些實施例，計算模塊可以被配置用于根據(jù) 下述方程計算M電平存儲單元的第/電平的近似最優(yōu)中間值(S):<formula>formula see original document page 9</formula>
其中，m,.是M電平存儲單元的第Z電平的估計中間值，cr,.是M電平存 儲單元的第Z電平的估計標準偏差值，并且L等于m^-m。。本發(fā)明的各個 實施例的這些和其它特征將在下面的描述中更詳細地描述。


本發(fā)明將通過在附圖中示出的并非限制性的示例性實施例來描述，附 圖中相似的標號表示類似的元件，其中
圖l示出示例性2位存儲單元的四閾值電壓分布；
圖2示出圖1的示例性2位存儲單元在循環(huán)之后的四閾值電壓分布； 圖3示出根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的自適應(yīng)讀/寫存儲系統(tǒng)；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的查找表的示例性表結(jié)構(gòu)； 圖5示出根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的通過使用計算出的最優(yōu)或近似最 優(yōu)檢測閾值讀取多電平存儲單元的自適應(yīng)信號檢測流程處理；
圖6示出根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的多電平存儲單元的寫操作的自適 應(yīng)流程處理；
圖7示出根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的示例性多電平存儲單元的3電平 閾值電壓分布("3電平分布")；以及
圖8示出根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的示例性多電平存儲單元的4電平 閾值電壓分布("4電平分布")。
具體實施例方式
在下面的詳細描述中，參考了形成本文一部分的附圖，其中，相同的 標號在全文中表示相同的部分，并且圖中示出可以實施本發(fā)明的說明性實 施例。應(yīng)當理解，在不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以利用其它實施例，并且 可以在結(jié)構(gòu)上或者邏輯上作出改變。因此，下面的詳細描述并不應(yīng)當理解 為限制意義的，并且根據(jù)本發(fā)明的實施例的范圍由所附權(quán)利要求書和其等 價物來限定。
各種操作可以按照有助于理解本發(fā)明的實施例的方式被描述成按順序 的多個分立操作；然而，描述的順序不應(yīng)當解釋為暗示這些操作是依賴于 順序的。
為了方便描述的目的，用語"A/B"意思是A或B。為了方便描述的 目的，用語"A禾H/或B"意思是A、 B或(A和B)。為了方便描述的目 的，用語"A、 B禾Q C中的至少一個"意思是A、 B、 C、 (A禾卩B)、 (A和C) 、 (B和C)、或者(A、 B和C)。為了方便描述的目的，用 語"(A) B"意思是B或(AB) ， SP， A是可選元素。
描述可以使用用語"在各個實施例中，"或者"在一些實施例中"， 這些用語中的每個可能涉及一個或多個相同或不同的實施例。此外，對于 本發(fā)明的實施例所使用的術(shù)語"包含"、"包括"、"具有"等類似用語 意思是相同的。根據(jù)本發(fā)明的各個實施例，提供了一種適應(yīng)多電平存儲單元的電平分 布的改變的自適應(yīng)讀寫存儲系統(tǒng)和方法。具體地，該新系統(tǒng)可以被配置用 于在存儲單元例如由于重復(fù)循環(huán)而退化之后計算該多電平存儲單元的新的 電平分布的中間值和/或該多電平存儲單元(這里稱為"存儲單元")的新 的檢測閾值。為了下面描述的目的，計算出的新的中間值和檢測閾值將被 稱為"最優(yōu)或近似最優(yōu)"值。也就是說，這里所使用的用語"最優(yōu)或近似 最優(yōu)"是與可以通過使用最優(yōu)方案(其是需要較多計算量的復(fù)雜方案)或 者較簡單的近似最優(yōu)(近似)方案計算出的新的中間值和檢測閾值有關(guān)。 正如這里將要被描述的，這些值可以在對多電平存儲單元執(zhí)行讀取操作時 被計算。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的自適應(yīng)讀/寫存儲系統(tǒng)。該讀/寫 存儲系統(tǒng)(這里稱作"系統(tǒng)")10和傳統(tǒng)的讀/寫系統(tǒng)一樣，可以包括存
儲單元12 (其可以是多電平閃存單元)、讀模塊14、信號處理和解碼模 塊18以及寫模塊20。然而，與傳統(tǒng)的系統(tǒng)不同，該系統(tǒng)10還可以包括可 操作地耦合在一起的中間值和標準偏差(standard deviation)估計模塊 22、計算模塊24以及查找表26。所示出的一個或多個模塊，諸如中間值 和標準偏差估計模塊22以及計算模塊24，可以利用硬件部件(諸如，例 如，專用集成電路(ASIC))和/或軟件來實現(xiàn)。
簡言之，并且正如這里將要更具體描述的，中間值和標準偏差估計模 塊(這里稱為"估計模塊")22可以被配置用于在例如存儲單元12的讀 取操作期間計算存儲單元12的電平分布的估計中間值和標準偏差值。計 算模塊24可以被配置用于基于由估計模塊22提供的中間值和標準偏差值 計算最優(yōu)或近似最優(yōu)中間值和檢測閾值。正如將要描述的，計算出的最優(yōu) 或近似最優(yōu)中間值可以用來自適應(yīng)地向存儲單元12寫入數(shù)據(jù)，而計算出 的檢測閾值可以用來自適應(yīng)地讀取存儲在存儲單元12中的數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明的各個實施例中，由計算模塊24計算出的最優(yōu)或近似最優(yōu) 中間值和檢測閾值以及由估計模塊22計算出的估計中間值和標準偏差值 可以被存儲在査找表26中。讀模塊14、信號處理和解碼模塊18以及寫模 塊20可以使用存儲在査找表26中并由査找表26提供的被選擇的值來執(zhí)行各種操作?？商娲?，該值可以直接由估計模塊22和計算模塊24提供， 如標號28所指示。
正如上面所簡要描述的，估計模塊22可以在讀取操作中計算存儲單 元12的電平分布的估計中間值和標準偏差值。估計中間值和標準偏差值 可以被計算作為中間步驟，以便計算模塊24最后至少部分基于估計中間 值和標準偏差值來計算最優(yōu)或近似最優(yōu)中間值和檢測閾值?？梢詾榇鎯?元的每個電平分布計算估計中間值和標準偏差值。在各個實施例中并且正 如這里將要描述的，中間值和標準偏差值的估計可以通過訓練或在線適應(yīng) 來實現(xiàn)。
例如，估計中間值和標準偏差值可以通過使用具有已知或預(yù)定數(shù)據(jù)的 引導(pilot)存儲單元來計算。也就是說，某些存儲單元12可以被指定作 為引導存儲單元，其中，存儲在這些存儲單元中的數(shù)據(jù)是預(yù)定的并且是已 知的。讀模塊14隨后可以使用這些引導單元來估計中間值和標準偏差， 正如2007年4月20日提交的名稱為"使用引導信號對多電平閃存的信道 估計" (Channel estimation for Multi-Level Flash Memories Using Pilot Signals)的未決美國專利申請No. 11/738,263 (其通過引用被整體結(jié)合于 此以用于全部目的)中所描述的。這樣的用于估計存儲單元的電平分布的 中間值和標準偏差(即，方差)的方法被稱為"訓練"技術(shù)。可替代地， 在線適應(yīng)技術(shù)可以用來估計中間值和標準偏差。例如，LMS (最小均方) 算法可以被用于基于從存儲單元恢復(fù)的數(shù)據(jù)來估計中間值和標準偏差。
基于由估計模塊22計算出的估計中間值和標準偏差，計算模塊24可 以為一個存儲單元或者一組存儲單元計算最優(yōu)或近似最優(yōu)中間值和檢測閾 值。這里將詳細描述關(guān)于最優(yōu)或近似最優(yōu)中間值和檢測閾值是如何可以被 計算的細節(jié)。計算出的最優(yōu)或近似最優(yōu)中間值和檢測閾值然后可以被存儲 到査找表26中。圖4示出了查找表26的一個示例。具體地，圖4示出根 據(jù)本發(fā)明的各個實施例的圖3的査找表26的示例性表結(jié)構(gòu)40。
在表結(jié)構(gòu)40中，較左邊的"模塊索引"列41與存儲單元的模塊有 關(guān)。從左邊起第二和第三列42和43被用于由估計模塊22計算出的估計中 間值和標準偏差值。右邊兩列44和45用于由計算模塊24計算出的最優(yōu)或近似最優(yōu)中間值和檢測閾值。這樣，在該示例中，存儲單元模塊或者存儲 單元組可以與通常的估計中間值和標準偏差值以及通常的最優(yōu)或者近似最 優(yōu)中間值和檢測閾值相關(guān)聯(lián)。
由于多電平存儲單元可以具有多種電平分布，所以多個估計中間值和 標準偏差值以及多個最優(yōu)或者近似最優(yōu)中間值和檢測閾值可以被計算并被 存儲到用于存儲單元(在本示例中為用于每組存儲單元)的表結(jié)構(gòu)40 中。因此，對于第二列和第三列，"估計中間值"列和"估計標準偏差" 列，存在多個針對多電平單元的多個電平中的每個電平的中間值 (m。,W,...)和標準偏差(C7。, ...)值(參見圖1)。類似地，在第四和第
五列44和45中可以存在針對"近似最優(yōu)中間值"和"近似最優(yōu)檢測閾"
的多個值。
在本發(fā)明的一些實施例中，盡管計算模塊24可以在估計模塊22計算 出估計中間值和標準偏差后就馬上計算最優(yōu)或者近似最優(yōu)中間值和檢測閾 值，正如上述出現(xiàn)的情況，但是在一些替代實施例中，最優(yōu)或者近似最優(yōu) 中間值和檢測閾值可以在估計中間值和估計標準偏差值已經(jīng)被存儲到表26 中之后一段時間才被計算。
正如前面所述，計算出的最優(yōu)或者近似最優(yōu)檢測閾值可以在一個或多 個多電平存儲單元的讀取操作期間被使用。在使用最優(yōu)或者近似最優(yōu)檢測 閾值時，由于讀取因重復(fù)循環(huán)而退化的存儲單元產(chǎn)生的誤差可以被最小 化。
現(xiàn)在參考圖5，示出了根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的至少部分基于計算 出的最優(yōu)或者近似最優(yōu)檢測閾值讀取多電平存儲單元的自適應(yīng)信號檢測流 程處理。處理50可以在52開始，在52中計算多電平存儲單元的電平分布 的最新估計的中間值和標準偏差值。例如，可以基于前面所述的引導存儲 單元或者在線適應(yīng)技術(shù)的回讀(readback)信號來計算最新估計的中間值 和標準偏差值。
在54中，至少基于估計中間值和標準偏差值，可以計算出最優(yōu)或者 近似最優(yōu)檢測閾值。最優(yōu)或者近似最優(yōu)檢測閾值可以利用線性方案(其可 以接近或者近似最優(yōu)方案)或者牛頓法(其可以是最優(yōu)方案)來計算，這兩種方法將會在下面被更詳細地描述。在56中，隨后可以通過使用估計 中間值和標準偏差值以及計算出的近似最優(yōu)檢測閾值而執(zhí)行回讀信號的信 號檢測(即，讀取)。
與計算出的最優(yōu)或者近似最優(yōu)檢測閾值不同，計算出的最優(yōu)或者近似 最優(yōu)中間值可以在寫操作期間被用于對存儲單元進行編程。也就是說，雖 然可以在多電平存儲單元的讀操作期間或者之后計算最優(yōu)或者近似最優(yōu)中 間值(連同近似最優(yōu)檢測閾值)，但是，在存儲單元的后續(xù)寫(即，編 程)操作之前最優(yōu)或者近似最優(yōu)中間值是不能使用的。計算出的最優(yōu)或者 近似最優(yōu)中間值可以被用于在寫操作中更可靠地對存儲單元(尤其是例如 已經(jīng)被重復(fù)循環(huán)過的那些多電平存儲單元)進行編程。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的多電平存儲單元的寫操作的自適
應(yīng)流程處理。處理60可以在62開始，在62中作出關(guān)于存儲單元的新的最 優(yōu)或者近似最優(yōu)中間值是否可用的判斷。在一些示例中，存儲單元的新的 最優(yōu)或者近似最優(yōu)中間值可能已經(jīng)被算出并且被存儲，正如可以被存儲在 查找表26中的那些中間值。如果可用，則在68中可以根據(jù)新的最優(yōu)或者 最優(yōu)中間值對存儲單元編程(即，寫存儲單元)。如果不可用，則從査找 表26得到或者在64中計算出對存儲單元的電平分布的中間值和標準偏差 值的最新估計。在66中，基于估計中間值和標準偏差值，使用線性方案 (即，近似最優(yōu)方案)或者牛頓法(即，最優(yōu)方案)計算出新的最優(yōu)或者 近似最優(yōu)中間值。在計算最優(yōu)或者近似最優(yōu)中間值之后，在68中，存儲 單元可以根據(jù)最優(yōu)或者近似最優(yōu)中間值而被編程(即，被寫)。
為了計算多電平存儲單元的最優(yōu)或者近似最優(yōu)中間值和檢測閾值，需 要認識到，與多電平存儲單元有關(guān)的許多參數(shù)(例如包括最低和最高電平 分布的中間值和標準偏差，最低和最高電平分布例如是圖1的電平0和電 平4的電平分布)是存儲單元的函數(shù)并且不易控制。然而，給定這些值， 就能夠在對存儲單元進行編程期間通過調(diào)整電平分布的中間值(除了與最 低和最高電平分布關(guān)聯(lián)的值之外)來最優(yōu)化讀/寫存儲系統(tǒng)。另外，對于讀 操作中不易判斷(hard decision)檢測，檢測閾值可以根據(jù)當前或者最新電 平分布來被優(yōu)化，以最小化誤差概率。換句話說，如果諸如最低和最高電平分布的中間值和標準偏差之類的某些參數(shù)被假定是由設(shè)備特性確定的， 則最優(yōu)或者近似最優(yōu)中間值和檢測閾值可以被確定用于多電平存儲單元的 寫和讀操作，以便減少誤差。
為了獲得用于計算最優(yōu)中間值和檢測閾值的最優(yōu)方案，現(xiàn)在參考圖
7，圖7示出示例性的3電平閾值電壓分布("3電平分布")。對于該示
例，3電平分布的各個標準偏差是CT。、q和R。為了說明的目的，假定電
平分布中間值落在O到L的范圍內(nèi)，其中，L是最低電平分布(即，圖7 中最左側(cè)的電平分布)的中間值和最高電平分布(即，圖7中最右側(cè)的電 平分布)的中間值之間的距離或者范圍。則中間電平分布的中間值可以由 d表示。 一旦d被確定，概率密度函數(shù)(pdfs)的交點就可以被確定。在 該示例中，從d到交點的距離分別由x。(力和表示。
根據(jù)信號檢測理論，我們知道，多電平存儲單元的最優(yōu)檢測閾值是 pdfs的交點。在下文中，首先示出pdfs，以便在實現(xiàn)最小誤差概率時在 交點(即，檢測閾值)處保持相同的值。圖7中的陰影區(qū)相當于誤差區(qū) 域。不難看出，檢測中出錯的概率是由下式確定的
<formula>formula see original document page 15</formula>其中，AA(0，1)表示具有中間值為0并且方差為1的標準高斯分布函
數(shù)。求A對d的導數(shù)，其遵循
<formula>formula see original document page 15</formula>方程(1)
其中，<formula>formula see original document page 15</formula>并且
從而得到
、^ ,
丄—J — X！ (J)
O"，
丄
cr，
丄—fi — x(cf)
丄
O"，
上述方程是方程(1)中抵消相等項之后的結(jié)果。這完成了證明。對
多于3電平的擴展是類似的。為了引用方便，上述特征將被稱為"等值特性"。
作為示例，"等值特性"可用于解決4電平分布的最優(yōu)化問題，其在 圖8中示出。對于圖8中示出的4電平分布示例，中間值范圍在0到L，
電平分布的中間值表示為 附。、Wj 、 附2禾口附3，電平分布白勺檢領(lǐng)lj閾值表不為
ti、 t2禾n t3，電平分布的各個標準偏差表示為ci。、 CTl、 和 。如圖所
示，中間值和檢測閾值之間的距離為x、 y、 z和w。為了確定對于x、 y、 z和w的最優(yōu)方案，可以使用下面的方程組
—丄 —丄 1 e—^ =丄/^=丄/
0
W2
丄W
cr
x + 23; + 2z + w = Z/
可以用數(shù)值方法解上述方程。例如，方程(2)的約束(constraint) 可以通過如下方程定義的常數(shù)C被積分成方程(3):
1
丄 cr，
e W =丄6 ^ =le ^ =丄6 W
w2
C
方程(4)
現(xiàn)在，可以通過使用牛頓法解如下的方程得出C: /(x) = :v + 2^ + 2z + w —丄
=,^^￡^ , C) + 2g(o"2, C) + g((73, C)—丄
其中，g(a，C)—-21n(crC)
在求/(x)對C的導數(shù)之后，得到如下方程 機x) / = d(x + 2j; + 2z + w-Z) / c/C
-crn_2cr, _2cr，
-+-L"十-^~ + -
g( ,C)g(CT,，C) g(C72，C) g(C73，C)
現(xiàn)在，可以通過如下迭代得出c
/(c )
C +1 = C -
/'(C )
該方案對于較好的初始值c收斂非?？臁?一旦解出c，就可以很容易地得到x、 y、 z和w的值。因此，方程(2)和(3)可以被用于得出前面
所稱的最優(yōu)方案。
雖然上述方案可以是非常準確的，但是，近似(approximation)可以
被用來簡化計算并且得出近似最優(yōu)方案。例如，采用方程組(2)的第一
方程的算法，可以得到如下方程
<formula>formula see original document page 17</formula>
注意，對于實際應(yīng)用， 和CT。的比率接近于1，在采用該算法之后， 其與方程(5)中的其它項相比可以忽略。忽略項ln(A)，其遵循
<formula>formula see original document page 17</formula>
對于z和w，類似的近似也是正確的。因此，近似最優(yōu)方案可以得出
為
<formula>formula see original document page 17</formula>為了描述的目的，這些方案被稱作線性化方案，并且它們在實際操作
條件下是近似最優(yōu)的。也就是說， 一旦解出x、 y、 z和w，近似(即，近 似最優(yōu))方案就可以被確定用于4電平存儲單元的中間值和檢測閾值。然 而，應(yīng)當注意，對于M^2的任意M數(shù)的電平，上述公式可以很容易地被 擴展。
基于上述近似最優(yōu)方案，并且一旦所有分布的估計中間值和標準偏差 已經(jīng)通過使用例如引導單元被確定，則可以直接得出近似最優(yōu)檢測閾值。 例如，如果對于4電平(2位/單元)閃存設(shè)備的電平分布的估計中間值和 標準偏差分別為{附,.,/ = 0,1,2,3}以及{^/ = 0，1,2,3}。利用線性化方案(即，近 似最優(yōu)方案)，我們可以得出-1 — ^
+(T2 (J2 +CT3
其中，一 ^和G是近似最優(yōu)信號檢測閾值。因此，通過使用上述方程 可以解出4電平多電平存儲單元的近似最優(yōu)檢測閾值^、 ^和^。如果希望 更加準確，則可以通過前面描述的牛頓法利用等值特性得出準確的方案。
多電平存儲單元的近似最優(yōu)中間值可以按照下面的方式獲得。對于M 電平存儲單元，假定電壓的估計中間值被表示成H,^0,1，…M-Ih并且相 應(yīng)的標準偏差被表示成{^/ = 0，1，..1-1}。由于物理原因并且前面提到與最 低(m。)和最高(m^,)電平對應(yīng)的中間值和標準偏差不容易控制，因 此，這些值被假定是預(yù)先定義并設(shè)定好的。然而，m,.,"l,2,...M-2的值可 以被調(diào)整以獲得最優(yōu)性能。通過表示Z^mM一,-m。并且利用線性化方案，第 i電平的近似最優(yōu)中間值(S)由下式確定
i一l
5 =附。+——^-厶 方程(6)
因此，根據(jù)本發(fā)明的各個實施例，上述方程可以用于解出M電平分布
存儲單元的近似最優(yōu)中間值?？商娲?，牛頓法可用于更精確的計算。
雖然這里已經(jīng)描述了特定實施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當理解， 在不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)可以有多種替換和/或等價實施方案來替代所說明 的特定實施例。本申請旨在覆蓋這里所討論的實施例的任何改動或變換。 因此，本發(fā)明的各個實施例僅僅由所附權(quán)利要求和其等價物限定是很明顯 和所期望的。
權(quán)利要求
1. 一種裝置，包括多電平存儲單元；估計模塊，該模塊被配置用于確定所述多電平存儲單元的電平分布的估計中間值和標準偏差值；以及計算模塊，該模塊被可操作地耦合到所述估計模塊并且被配置用于至少部分基于所述估計中間值和標準偏差值計算至少最優(yōu)或近似最優(yōu)檢測閾值，所述最優(yōu)或近似最優(yōu)檢測閾值被用于輔助讀取存儲在所述多電平存儲單元中的數(shù)據(jù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述多電平存儲單元包括一個或 多個用于在其中存儲預(yù)定數(shù)據(jù)的引導單元，并且所述估計模塊還被配置用 于通過使用所述一個或多個引導單元來確定所述估計中間值和標準偏差 值。
3. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述多電平存儲單元包括至少一 個具有4電平分布的M電平存儲單元，并且所述計算模塊還被配置用于根 據(jù)下述方程計算所述M電平存儲單元的近似最優(yōu)檢測閾值f; 一 i對于1《KM-1，其中，？,.是電平/-l和電平/之間的檢測閾值；m,.， 1&、M-1是所述M電平分布的估計中間值；(T,.， 1&、M-1是所述M電平 分布的估計標準偏差。
4. 如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括讀模塊，所述讀模塊被配置用于 至少部分基于所述最優(yōu)或近似最優(yōu)檢測閾值讀取所述多電平存儲單元中的數(shù)據(jù)。
5. 如權(quán)利要求4所述的裝置，還包括查找表，所述査找表被配置用于 向所述讀模塊提供所述最優(yōu)或近似最優(yōu)檢測閾值。
6. 如權(quán)利要求4所述的裝置，還包括信號處理和解碼模塊，所述信號 處理和解碼模塊被配置用于接收來自所述查找表的所述最優(yōu)或近似最優(yōu)檢 測閾值，所述最優(yōu)或近似最優(yōu)檢測閾值被所述信號處理和解碼模塊用于輔助對從所述多電平存儲模塊讀取的數(shù)據(jù)進行處理和解碼。
7. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中，所述多電平存儲單元是M電平存 儲單元，其中M大于等于2。
8. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述多電平存儲單元是多電平閃 存單元。
9. 一種裝置，包括 多電平存儲單元；以及計算模塊，該模塊被配置用于至少部分基于所述多電平存儲單元的電 平分布的估計中間值和標準偏差值來計算最優(yōu)或近似最優(yōu)中間值和檢測閾 值，所述最優(yōu)或近似最優(yōu)中間值和檢測閾值被分別用于輔助向所述多電平 存儲單元寫入數(shù)據(jù)以及從所述多電平存儲單元讀取數(shù)據(jù)。
10. 如權(quán)利要求9所述的裝置，還包括査找表，所述査找表被配置用 于存儲所述估計中間值和標準偏差值以及所述最優(yōu)或近似最優(yōu)中間值和檢 測閾值。
11. 如權(quán)利要求IO所述的裝置，還包括讀模塊，所述讀模塊被配置用 于從所述多電平存儲單元讀取數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)的讀取至少部分基于所存儲 的最優(yōu)或近似最優(yōu)檢測閾值。
12. 如權(quán)利要求10所述的裝置，還包括寫模塊，所述寫模塊被配置用 于向所述多電平存儲單元寫入數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)的寫入至少部分基于所存儲 的最優(yōu)或近似最優(yōu)中間值。
13. 如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述多電平存儲單元包括至少 一個具有M電平分布的M電平存儲單元，并且所述計算模塊還被配置用 于根據(jù)下述方程計算所述M電平存儲單元的近似最優(yōu)檢測閾值對于1^SM-1，其中，夂是電平/-1和電平Z之間的檢測閾值；m,.， BBM-1是所述M電平分布的估計中間值；cr,.， 1&、M-1是所述M電平 分布的估計標準偏差。
14. 如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述多電平存儲單元包括至少一個具有M電平的M電平存儲單元，并且所述計算模塊還被配置用于根據(jù)下述方程計算所述M電平存儲單元的第z'電平的近似最優(yōu)中間值 (m ):<formula>formula see original document page 4</formula>其中，m,.是所述M電平存儲單元的第i電平的估計中間值，a,.是所述 M電平存儲單元的第i電平的估計標準偏差值，并且L等于m^,-m。。
15. —種方法，包括確定多電平存儲單元的電平分布的估計中間值和標準偏差值；以及 至少部分基于所述估計中間值和標準偏差值來計算最優(yōu)或近似最優(yōu)中間值，所述最優(yōu)或近似最優(yōu)中間值被用于輔助向所述多電平存儲單元寫入數(shù)據(jù)。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述多電平存儲單元包括一個 或多個用于存儲預(yù)定數(shù)據(jù)的引導單元，并且所述確定步驟包括通過使用所 述一個或多個引導單元來確定所述估計中間值和標準偏差值。
17. 如權(quán)利要求15所述的方法，還包括至少部分基于所述估計中間值 和標準偏差值計算所述最優(yōu)或近似最優(yōu)檢測閾值，所述最優(yōu)或近似最優(yōu)檢 測閾值被用于輔助從所述多電平存儲單元讀取數(shù)據(jù)。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述多電平存儲單元包括至少 - -個具有4電平分布的M電平存儲單元，并且所述計算最優(yōu)或近似最優(yōu)檢 測閾值的步驟還包括根據(jù)下述方程計算所述M電平存儲單元的最優(yōu)或近似 最優(yōu)檢測閾值<formula>formula see original document page 4</formula>對于BKM-1，其中，^是電平卜l和電平f之間的檢測閾值；m,.， 1是所述M電平分布的估計中間值；cr,， 1&3M-1是所述M電平 分布的估計標準偏差。
19. 如權(quán)利要求17所述的方法，還包括至少部分基于所述最優(yōu)或近似最優(yōu)檢測閾值從所述多電平存儲單元讀取數(shù)據(jù)。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，還包括將所述最優(yōu)或近似最優(yōu)檢測閾值存儲到查找表中，并且從所述多電平存儲單元讀取數(shù)據(jù)的步驟包括使用存儲在所述査找表中的所述最優(yōu)或近似最優(yōu)檢測閾值來輔助從所述多電平 存儲單元讀取數(shù)據(jù)。
21. 如權(quán)利要求20所述的方法，還包括對從所述多電平存儲單元讀取 的數(shù)據(jù)進行信號處理和解碼，所述信號處理和解碼至少部分基于存儲在所 述査找表中的所述最優(yōu)或近似最優(yōu)檢測閾值。
22. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述多電平存儲單元包括至少 一個具有M電平的M電平存儲單元，并且所述計算步驟包括根據(jù)下述方 程計算所述M電平存儲單元的第i電平的近似最優(yōu)中間值(S):<formula>formula see original document page 5</formula>其中，m,.是所述M電平存儲單元的第i電平的估計中間值，C7,.是所述 M電平存儲單元的第i電平的估計標準偏差值，并且L等于m^-m。。
23. 如權(quán)利要求15所述的方法，還包括至少部分基于所述最優(yōu)或近似 最優(yōu)中間值向所述多電平存儲單元寫入數(shù)據(jù)。
24. 如權(quán)利要求23所述的方法，還包括將所述最優(yōu)或近似最優(yōu)中間值 存儲到査找表中，并且所述寫入至少部分基于所存儲的最優(yōu)或近似最優(yōu)中 間值。
25. 如權(quán)利要求15所述的方法，還包括將確定出的估計中間值和標準 偏差值存儲到査找表中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自適應(yīng)存儲器讀寫系統(tǒng)和方法，其可以適應(yīng)例如因存儲單元的重復(fù)循環(huán)操作的有害影響而引起的存儲單元的閾值電壓分布的改變。該新系統(tǒng)可以至少包括多電平存儲單元以及被可操作地耦合到多電平存儲單元的計算模塊，多電平存儲單元可以是多電平閃存單元。計算模塊可以被配置用于至少部分基于多電平存儲單元的電平分布的估計中間值和標準偏差值來計算最優(yōu)或近似最優(yōu)中間值和檢測閾值。計算模塊計算出的最優(yōu)或近似最優(yōu)中間值和檢測閾值可以隨后被分別用于輔助向多電平存儲單元寫入數(shù)據(jù)和從多電平存儲單元讀取數(shù)據(jù)。
文檔編號G11C16/28GK101536108SQ200780041025
公開日2009年9月16日 申請日期2007年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月6日
發(fā)明者楊雪石, 格雷戈里·伯德 申請人:馬維爾國際貿(mào)易有限公司