LDPC碼被認為是當今3D TLC和QLC存儲器中提高錯誤率的解決方案。然而它們并不適合每個市場。

低密度奇偶校驗（LDPC）碼是一種糾錯碼，漸增性用于需要通過信道進行高效信息傳輸?shù)膽?yīng)用，存在來自衛(wèi)星或地球發(fā)射機的視頻廣播等破壞性噪聲。在過去十年中，LDPC碼在閃存領(lǐng)域也越來越受到關(guān)注。廣泛用于SLC和MLC閃存技術(shù)的BCH代碼無法提供令人滿意的性能，因為當今的3D TLC和3D QLC閃存的備用區(qū)域有限，因而被其他具有使用軟解碼能力的代碼取代，例如LDPC碼。盡管這些代碼適用于某些應(yīng)用，但它們卻有兩個主要缺點。

圖1：目前可用的不同類型的閃存。每個單元存儲的位越多，數(shù)據(jù)保留越低，故障位的數(shù)量越多。雖然SLC和MLC主要采用平面閃存技術(shù)制造，但TLC和QLC采用3D技術(shù)制造。

LDPC在某些領(lǐng)域的表現(xiàn)很好，但在其他領(lǐng)域只有平均水平

LDPC碼對于具有高錯誤率的輸入數(shù)據(jù)表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。很少有其他代碼達到這種性能水平，因為它甚至接近理論最大值香農(nóng)極限（Shannon limit）。另一方面，它們的性能對于輸入數(shù)據(jù)來說很普通，幾乎沒有錯誤。對于少數(shù)輸入錯誤，失敗的錯誤糾正非常頻繁 - 其他代碼在這方面達到明顯更好的結(jié)果。因此，LDPC碼用于在低輸入錯誤率的情況下偶然錯誤是可接受的情況，但是需要高錯誤率的高性能，例如，地面數(shù)字視頻廣播標準DVB-T。在這種情況下，失敗的校正將導(dǎo)致視頻流中幾個像素的錯誤顏色 - 這是可接受的。對于另一種情況 - 輸入數(shù)據(jù)中的大量錯誤 - 視頻流將盡可能長時間保持不間斷（例如黑屏）。

這種利弊關(guān)系解釋NAND閃存控制器中LDPC碼的出現(xiàn)。最新的NAND閃存技術(shù)顯示出非常高的錯誤率 - 尤其是針對消費者市場的錯誤率。 LDPC碼接近滿足這些要求的理想條件。然而，還有其他市場偶爾的錯誤對于錯誤率低的輸入數(shù)據(jù)是不可接受的。工業(yè)市場就是其中之一。系統(tǒng)級可靠性的一個共同標準是JEDEC企業(yè)規(guī)范：它要求整個工作壽命的速率小于10-16幀錯誤。令人印象深刻的是，LDPC碼的性能接近NAND閃存的使用壽命，但它在內(nèi)存的生命周期內(nèi)并沒有達到此要求，即閃存作為錯誤糾正輸入的變化誤碼率 - 在開始時低，在生命結(jié)束時高。

LDPC性能只能估算

為了應(yīng)對JEDEC的這種苛刻的規(guī)范，康斯坦茨應(yīng)用科學大學和Hyperstone已經(jīng)基于廣義級聯(lián)碼（GCC）開發(fā)了不同的糾錯碼。在高輸入錯誤率方面，它的性能不會超過 LDPC 代碼。但是，它確實顯示出低和中錯誤率明顯更好的性能。主要優(yōu)點是可以計算性能，因此可以保證所有輸入錯誤率，而LDPC性能只能針對低和中錯誤率進行估算。有關(guān)這方面的詳細說明，請參閱我們可免費下載的可靠閃存存儲基礎(chǔ)白皮書“錯誤糾正代碼”。這意味著除了顯示低至中的輸入錯誤率的普通性能外，目前還不清楚LDPC將提供什么樣確切的水平性能。這一事實完全使其無法在工業(yè)和企業(yè)存儲市場中使用。

圖2. Hyperstone最新的SSD控制器可以滿足最高要求的應(yīng)用可靠性。

最高要求的糾錯功能

在Hyperstone最新閃存控制器中基于GCC的糾錯功能與稱為校準的機制密切配合。該機制確保閃存單元的讀出電壓始終處于最佳位置，從而在閃存整個生命周期內(nèi)產(chǎn)生低至中等位的誤碼率。因此，糾錯單元輸入端的數(shù)據(jù)錯誤量保持在最佳輸入條件下 - GCC糾錯明顯優(yōu)于基于LDPC的糾錯條件。雖然校準結(jié)合GCC改善了系統(tǒng)級性能，但它不會提升基于LDPC的誤差校正，因為它將輸入誤差率從有利范圍移到對LDPC較不有利的范圍。

LDPC碼是閃存控制器的糾錯中的普遍代碼。它們非常適合可接受偶發(fā)錯誤的消費性產(chǎn)品使用。在對可靠性要求很高的工業(yè)市場中，它們根本不適合。 GCC與先進的校準相結(jié)合，能夠輕松滿足工業(yè)市場的苛刻要求。