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为什么LDPC码不适合工业存储

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LDPC码被认为是提高当今3D TLC和QLC存储器错误率的解决方案。但是,它们并不适合每个市场。

低密度奇偶校验(LDPC)码是一种纠错码,用于需要通过通道进行有效信息传输,并具有破坏性噪声的应用,例如卫星或地球发射器的视频广播。在过去的十年中,LDPC代码在闪存领域越来越受到关注。在当今的SLC和MLC闪存技术中广泛使用的BCH代码不能提供令人满意的性能,因为当今的3D TLC和3D QLC闪存具有有限的备用区域,并已被使用软解码的其他代码(例如LDPC代码)所取代。尽管这些代码适用于某些应用程序,但它们有两个主要缺点。

图1:当前可用的不同类型的闪存。每个单元中存储的位数越多,数据保留率越低,故障位数也就越大。尽管SLC和MLC主要是使用平面闪存技术制造的,但TLC和QLC是使用3D技术制造的。

LDPC在某些领域表现良好,但在其他领域仅表现平均值

LDPC码对于具有高错误率的输入数据显示出卓越的性能。很少有其他代码能够达到此性能水平,因为它甚至接近理论上的最大Shannon极限。另一方面,对于几乎没有错误的输入数据,它们的性能很常见。对于一些输入错误,错误纠正失败非常频繁-其他代码在这方面取得了明显更好的结果。因此,LDPC码在低输入错误率的情况下用于偶然的错误,但是要求具有高错误率的高性能,例如,地面数字视频广播标准DVB-T。在这种情况下,校正失败会导致视频流中几个像素的颜色错误-这是可以接受的。在另一种情况下-输入数据中存在很多错误-视频流将尽可能长时间保持不间断(例如黑屏)。

此优缺点说明了NAND闪存控制器中LDPC代码的出现。最新的NAND闪存技术显示出很高的错误率-特别是对于消费市场。 LDPC码接近满足这些要求的理想条件。但是,还有其他一些市场偶尔的错误,这些错误对于低错误率的输入数据是不可接受的。工业市场就是其中之一。 JEDEC企业规范是系统级可靠性的通用标准:在整个工作寿命中,其错误率必须小于10-16。令人印象深刻的是,LDPC代码的性能接近于NAND闪存的寿命,但是在存储器的寿命期间却无法满足该要求,即,作为错误校正输入的闪存的误码率在开始时较低。在生命的尽头。

只能估计LDPC性能

为响应JEDEC的这一苛刻规范,应用科学大学和Hyperstone开发了基于通用级联代码(GCC)的不同纠错码。就高输入错误率而言,其性能不会超过LDPC码。但是,对于低和中错误率,它的确显示出明显更好的性能。主要优点是可以计算性能,从而保证所有输入错误率,而LDPC性能只能针对低和中错误率进行估算。有关此内容的详细说明,请参阅我们可靠的闪存基本白皮书“错误纠正代码”,我们可以免费下载该白皮书。这意味着,除了低至中等输入错误率的一般性能外,还不清楚LDPC将提供什么样的精确电平性能。这一事实完全阻止了它在工业和企业存储市场中的使用。

所需的最高错误纠正功能

Hyperstone最新的闪存控制器中基于GCC的错误校正与称为校准的机制紧密配合。这种机制可确保闪存单元的读出电压始终处于最佳位置,从而在闪存的整个使用寿命内产生低至中等的误码率。因此,纠错单元输入端的数据错误量保持在最佳输入条件下-GCC纠错明显优于基于LDPC的纠错条件。尽管将校准与GCC结合使用可以提高系统级的性能,但是它不能改善基于LDPC的错误校正,因为它将输入错误率从LDPC的有利范围转换为较差的范围。

LDPC代码是闪存控制器错误纠正中的通用代码。它们是接受零星错误的消费产品的理想选择。在可靠性至关重要的工业市场中,它们根本不合适。结合先进的校准功能,GCC可以轻松满足工业市场的苛刻要求。

(原始标题:为什么LDPC代码不适合工业存储)

(编辑器:DF515)