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为什么LDPC码不适合工业存储

LDPC码被觉得是当今3D TLC和QLC存储器中前进差错率的办理规划。然而它们并不得当每个市场。

低密度奇偶校验(LDPC)码是一种纠错码,渐增性用于必要经由过程信道进行高效信息传输的利用,存在来自卫星或地球发射机的视频广播等破坏性噪声。在以前十年中,LDPC码在闪存领域也越来越受到关注。广泛用于SLC和MLC闪存技巧的BCH代码无法供给令人知足的机能,由于当今的3D TLC和3D QLC闪存的备用区域有限,因而被其他具有应用软解码能力的代码取代,例如LDPC码。只管这些代码适用于某些利用,但它们却有两个主要毛病。

图1:今朝可用的不合类型的闪存。每个单元存储的位越多,数据保留越低,故障位的数量越多。虽然SLC和MLC主要采纳平面闪存技巧制造,但TLC和QLC采纳3D技巧制造。

LDPC在某些领域的体现很好,但在其他领域只有匀称水平

LDPC码对付具有高差错率的输入数据体现出优良的机能。很少有其他代码达到这种机能水平,由于它以致靠近理论最大年夜值喷鼻农极限(Shannon limit)。另一方面,它们的机能对付输入数据来说很通俗,险些没有差错。对付少数输入差错,掉败的差错矫正异常频繁 - 其他代码在这方面达到显着更好的结果。是以,LDPC码用于在低输入差错率的环境下偶尔差错是可吸收的环境,然则必要高差错率的高机能,例如,地面数字视频广播标准DVB-T。在这种环境下,掉败的校对将导致视频流中几个像素的差错颜色 - 这是可吸收的。对付另一种环境 - 输入数据中的大年夜量差错 - 视频流将尽可能长光阴维持不间断(例如黑屏)。

这种利弊关系解释NAND闪存节制器中LDPC码的呈现。最新的NAND闪存技巧显示出异常高的差错率 - 尤其是针对破费者市场的差错率。 LDPC码靠近满意这些要求的抱负前提。然而,还有其他市场有时的差错对付差错率低的输入数据是弗成吸收的。工业市场便是此中之一。系统级靠得住性的一个合营标准是JEDEC企业规范:它要求全部事情寿命的速度小于10-16帧差错。令人印象深刻的是,LDPC码的机能靠近NAND闪存的应用寿命,但它在内存的生命周期内并没有达到此要求,即闪存作为差错矫正输入的变更误码率 - 在开始时低,在生命停止时高。

LDPC机能只能估算

为了应对JEDEC的这种苛刻的规范,康斯坦茨利用科学大年夜学和Hyperstone已经基于广义级联码(GCC)开拓了不合的纠错码。在高输入差错率方面,它的机能不会跨越 LDPC 代码。然则,它确凿显示出低和中差错率显着更好的机能。主要优点是可以谋略机能,是以可以包管所有输入差错率,而LDPC机能只能针对低和中差错率进行估算。有关这方面的具体阐明,请参阅我们可免费下载的靠得住闪存存储根基白皮书“差错矫正代码”。这意味着除了显示低至中的输入差错率的通俗机能外,今朝还不清楚LDPC将供给什么样确切的水平机能。这一事实完全使其无法在工业和企业存储市场中应用。

图2. Hyperstone最新的SSD节制器可以满意最高要求的利用靠得住性。

最高要求的纠错功能

在Hyperstone最新闪存节制器中基于GCC的纠错功能与称为校准的机制亲昵共同。该机制确保闪存单元的读出电压始终处于最佳位置,从而在闪存全部生命周期内孕育发生低至中等位的误码率。是以,纠错单元输入真个数据差错量维持在最佳输入前提下 - GCC纠错显着优于基于LDPC的纠错前提。虽然校准结合GCC改良了系统级机能,但它不会提升基于LDPC的偏差校对,由于它将输入偏差率从有利范围移到对LDPC较不有利的范围。

LDPC码是闪存节制器的纠错中的普遍代码。它们异常得当可吸收偶发差错的破费性产品应用。在对靠得住性要求很高的工业市场中,它们根本不得当。 GCC与先辈的校准相结合,能够轻松满意工业市场的苛刻要求。

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