面向SSD控制器的LDPC編解碼電路設計.pdf

1、NANDFlash的發(fā)展呈現(xiàn)下面兩種趨勢。第一，閃存單元存儲的位數(shù)不斷增加，從單級單元存儲(SLC，SingleLevelCell)，多級單元存儲(MLC，MultiLevelCell)，再到三級單元存儲(TLC，TripleLevelCell);第二，閃存的工藝制程逐漸減小，從以前的72nm縮小到現(xiàn)在的19nm。這兩種趨勢都會導致原始出錯率（RBER，RawBitErrorRatio）急劇增大，傳統(tǒng)的BCH（BoseChaudhuri

2、Hocquenghem）碼已經(jīng)不能滿足NANDFlash的糾錯要求，低密度奇偶校驗碼（LDPC，LowDensityParityCheck）由于具有逼近香農極限的糾錯性能以及解碼可并行、低復雜度的特點，成為存儲糾錯領域研究的熱點，在固態(tài)硬盤(SSD，SolidStateDisk)中有大量的應用。
　　本論文研究了應用于NANDFlash糾錯的LDPC編解碼電路，完成了編碼電路和解碼電路的設計并進行了系統(tǒng)的驗證，以確認編解碼電路的性

3、能和可靠性。在LDPC編碼方面，首先通過對各個廠家NANDFlash的研究確定了本文設計的LDPC編解碼電路所要達到的速度要求為190MB/s和糾錯性能要求為320bit。然后通過對歐式幾何域（EG，EuclideanGeometries）LDPC碼構造方法的研究，生成了碼長N為69615，碼率R為0.9609的LDPC碼校驗矩陣，經(jīng)過環(huán)搜索發(fā)現(xiàn)校驗矩陣中沒有短4環(huán)，從而保證了解碼電路的糾錯性能。由于傳統(tǒng)LDPC編碼算法的復雜度與碼長的

4、平方成正比，當碼長較大時影響了編碼速度，本文通過對近似下三角矩陣編碼算法和貪婪置換編碼算法的分析與對比，提出了復雜度與碼長呈線性關系的編碼方法。在LDPC解碼方面，為了提高解碼速度，本文采用8級并行解碼并通過引入后驗概率鏡像存儲單元實現(xiàn)解碼流水線，使得解碼速度相對串行解碼提高了30倍。為了提高解碼糾錯性能，通過對NANDFlash信道的研究，針對浮置柵耦合、漏電、電壓非對稱分布和編程狀態(tài)錯誤效應修改解碼算法，使得解碼糾錯性能提高了20％