關(guān)于四級單元閃存糾錯問題的潛在解決方法。
與此前的平面NAND相比，3D NAND技術(shù)的運用將使得錯誤檢查代碼更易于實現(xiàn)，這也進(jìn)一步確定了容量提升的四級單元技術(shù)的可行性。
錯誤檢查代碼(ECC)技術(shù)的使用范圍包括通過采用算法以計算為存儲數(shù)據(jù)添加冗余所需添加與使用的位數(shù)，在固定大小區(qū)域內(nèi)工作的分組代碼與Reed-Solomon編碼即是此類技術(shù)的應(yīng)用實例。并且與該技術(shù)能夠完成的糾錯量相比，其可檢測到的錯誤數(shù)量更多。
低密度奇偶校驗(LDPC)編碼是ECC技術(shù)的一種較新版本。BCH(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem)編碼則是另一項糾錯技術(shù)，這種二進(jìn)制BCH編碼可被設(shè)計用于多位數(shù)糾錯。通常而言，客戶希望能夠完成的糾錯位數(shù)越多，則需要添加到數(shù)據(jù)中的冗余ECC位數(shù)就越多。
由于讀取單元無法提供明確的1或0，因此在這種情況下，一個或多個字節(jié)的值可能會因錯誤而失真，所以NAND閃存需要配有ECC。
而ECC編碼則能夠檢測并糾正以上所提及的錯誤。
隨著NAND讀取難度的增加，需要添加的ECC位數(shù)與ECC算法的復(fù)雜程度也隨之提高。其中，“讀取難度”一種概括性說法，其具體是指單元可讀性隨著單元尺寸與其所存儲的位數(shù)增加而降低。
舉例而言，小單元之間可能存在跨區(qū)效應(yīng)，具體表現(xiàn)為一個單元內(nèi)的設(shè)置值可能會對相鄰單元內(nèi)的設(shè)置造成一定影響。而其中所涉及的設(shè)置值還包括電子——其數(shù)量與穩(wěn)定性會隨著單元尺寸縮小而降低。
因此，與SLC(一級單元)相比，MLC(二級單元)與TLC(三級單元)閃存的讀取固然會更困難。當(dāng)然，盡管QLC(四級單元)在技術(shù)上已具有一定可行性，但由于單元可讀性以及ECC編碼與算法仍是亟待解決的兩大難題，所以直到現(xiàn)在QLC還尚未具備實用性。
SanDisk公司曾于2009年試圖采用43納米幾何平面結(jié)構(gòu)實現(xiàn)QLC NAND的生產(chǎn)，但在經(jīng)歷了一年左右的研究后即選擇了放棄。
同樣，與25納米單元以及35納米單元相比，20納米的MLC閃存單元更難實現(xiàn)讀取。此外，16納米的MLC閃存單元則是很難實現(xiàn)再次讀取，而在此級別上所采用的ECC已經(jīng)實現(xiàn)了BCH與LDPC ECC技術(shù)的融合。
根據(jù)Objective Analysis公司的Jim Handy簡要報告可知，選擇采用3D NAND將會讓這些難題簡化。
其中的兩大主要原因如下：
首先，當(dāng)3D NAND閃存芯片建成之后，單元尺寸將從15納米恢復(fù)至40納米左右，爾后即可在該芯片上采用最先進(jìn)的2D或平面NAND技術(shù)。
其次則是源于3D NAND的構(gòu)建方式。“3D NAND的浮柵或電荷捕獲將在作為通道的接桿附近形成一個圓圈，從而讓其面積增加了三倍以上。故而現(xiàn)在3D NAND芯片的面積大致相當(dāng)于一款90納米的平面NAND芯片。”
另外，Jim Handy還提供了一張圖表以展示MLC與TLC閃存在不同單元尺寸條件下通常所需的ECC位數(shù)。
根據(jù)圖表顯示，TLC NAND閃存的單元尺寸在15納米工藝幾何尺寸時所需ECC位數(shù)已超過75比特，而當(dāng)芯片的幾何尺寸為90納米時，ECC的位數(shù)需求則在15以下。
對此，Handy在其報告中寫道：“我們據(jù)此即可推斷QLC 3D NAND所需的位數(shù)將少于20。這也是為何與以往的平面NAND相比，采用3D NAND能夠提升QLC可行性的原因。”
此外，Handy還描繪了每單元擁有更多位數(shù)的前景。“從長遠(yuǎn)看來，我認(rèn)為大多數(shù)3D NAND控制器將會采用LDPC以確保每單元存儲4字節(jié)以上的數(shù)據(jù)。當(dāng)然，實現(xiàn)這一目標(biāo)需要一些時間。而在短期內(nèi)，3D NAND將能夠通過使用簡單的BCH算法完成其向QLC轉(zhuǎn)變。”
試想每單元能夠存儲5比特字節(jié)的閃存——或稱之為五級單元或PLC閃存?由于QLC已經(jīng)用于代表四級單元閃存，所以我們不能將五級單元按quintuple level cell首字母縮寫命名，并且其將比QLC閃存增加25%，每單元存儲為5比特而非4比特。因此，一款容量為1 TB的QLC SSD或?qū)⒖赡茏優(yōu)?.25 TB的PLC SSD。恩，此番前景的確令人欣喜，但或許仍需數(shù)年才能得以實現(xiàn)。
目前看來，QLC閃存似乎已具備一定的可行性，我們或?qū)⒂诮衲昴甑妆憧梢娖湔嫔怼?/p>
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