特開 2024-41466 メモリシステムおよび制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024041466

(43)【公開日】2024-03-27

(54)【発明の名称】メモリシステムおよび制御方法

(51)【国際特許分類】

   H03M 13/37 20060101AFI20240319BHJP

   G06F 11/10 20060101ALI20240319BHJP

【ＦＩ】

H03M13/37

G06F11/10 604

【審査請求】未請求

【請求項の数】18

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022146299

(22)【出願日】2022-09-14

(71)【出願人】

【識別番号】318010018

【氏名又は名称】キオクシア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】久保田 貴大

(72)【発明者】

【氏名】内川 浩典

【テーマコード（参考）】

5J065

【Ｆターム（参考）】

5J065AB01

5J065AC03

5J065AD03

5J065AD07

5J065AD11

5J065AE03

5J065AE06

5J065AG05

(57)【要約】

【課題】より高精度に誤り訂正を実行する。
【解決手段】メモリシステムは、不揮発性メモリと、データを誤り訂正符号で符号化し、符号化されたデータを不揮発性メモリに記憶するメモリコントローラとを備える。メモリコントローラは、不揮発性メモリから読み出される読出し情報を用いた第１復号処理の少なくとも一部である第１処理を実行し、第１処理の処理結果の統計情報を用いて、読出し情報におけるビットエラーのうち、ハードエラーの割合を示す第１指標を推定し、第１指標に応じて、第１処理よりレイテンシが大きい第２復号処理のパラメタを決定し、決定したパラメタと、読出し情報と、を用いて第２復号処理を実行する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

不揮発性メモリと、
データを誤り訂正符号で符号化し、符号化されたデータを前記不揮発性メモリに記憶するメモリコントローラと、を備え、
前記メモリコントローラは、
前記不揮発性メモリから読み出される読出し情報を用いた第１復号処理の少なくとも一部である第１処理を実行し、
前記第１処理の処理結果の統計情報を用いて、前記読出し情報におけるビットエラーのうち、ハードエラーの割合を示す第１指標を推定し、
前記第１指標に応じて、第２復号処理のパラメタを決定し、
決定した前記パラメタと、前記読出し情報と、を用いて前記第２復号処理を実行する、
メモリコントローラと、
を備えるメモリシステム。

【請求項2】

前記符号化されたデータは、符号を構成するシンボルのうち少なくとも１つのシンボルがＮ個（Ｎは２以上の整数）の成分符号群によってそれぞれ保護されているＮ次元の誤り訂正符号であり、
前記メモリコントローラは、
前記Ｎ個の成分符号群に含まれる成分符号のうち、エラーの個数が前記第２復号処理による訂正可能数未満である前記成分符号に対する前記統計情報を用いて前記第１指標を推定する、
請求項１に記載のメモリシステム。

【請求項3】

前記符号化されたデータは、符号を構成するシンボルのうち少なくとも１つのシンボルがＮ個（Ｎは２以上の整数）の成分符号群によってそれぞれ保護されているＮ次元の誤り訂正符号であり、
前記メモリコントローラは、
前記Ｎ個の成分符号群に含まれる成分符号に対する前記第２復号処理の復号結果が誤訂正であるか否かを判定し、前記誤訂正である前記復号結果を差し戻すロールバックを実行する、
請求項１に記載のメモリシステム。

【請求項4】

前記符号化されたデータは、符号を構成するシンボルのうち少なくとも１つのシンボルがＮ個（Ｎは２以上の整数）の成分符号群によってそれぞれ保護されているＮ次元の誤り訂正符号であり、
前記第１処理は、前記読出し情報を用いた復号の信頼度を出力する処理を含み、
前記メモリコントローラは、
前記信頼度が閾値以上である成分符号に対する前記統計情報を用いて前記第１指標を推定する、
請求項１に記載のメモリシステム。

【請求項5】

前記符号化されたデータは、符号を構成するシンボルのうち少なくとも１つのシンボルがＮ個（Ｎは２以上の整数）の成分符号群によってそれぞれ保護されているＮ次元の誤り訂正符号であり、
前記統計情報は、前記Ｎ個の成分符号群に含まれる成分符号のうち、エラーが訂正できたと判定された成分符号の個数である、
請求項１に記載のメモリシステム。

【請求項6】

前記符号化されたデータは、符号を構成するシンボルのうち少なくとも１つのシンボルがＮ個（Ｎは２以上の整数）の成分符号群によってそれぞれ保護されているＮ次元の誤り訂正符号であり、
前記統計情報は、前記Ｎ個の成分符号群に含まれる成分符号それぞれの復号時に発見された１個以上のエラーの個数の総和である、
請求項１に記載のメモリシステム。

【請求項7】

前記符号化されたデータは、符号を構成するシンボルのうち少なくとも１つのシンボルがＮ個（Ｎは２以上の整数）の成分符号群によってそれぞれ保護されているＮ次元の誤り訂正符号であり、
前記統計情報は、前記Ｎ個の成分符号群に含まれる成分符号それぞれの復号時に発見された１個以上のエラーの位置における信頼度の総和である、
請求項１に記載のメモリシステム。

【請求項8】

前記信頼度は、前記不揮発性メモリから読み出される読出し情報に含まれる各ビットの尤度情報である、
請求項７に記載のメモリシステム。

【請求項9】

前記パラメタは、前記第１指標が閾値以上であるときに実行する第１復号アルゴリズムと、前記第１指標が前記閾値より小さいときに実行する第２復号アルゴリズムと、を指定するパラメタである、
請求項１に記載のメモリシステム。

【請求項10】

前記第１復号アルゴリズムは、Ｃｈａｓｅ復号である、
請求項９に記載のメモリシステム。

【請求項11】

前記第２復号アルゴリズムは、Ｃｈａｓｅ復号とＯＳＤ（Ordered Statistics Decoding）とを混合したアルゴリズムである、
請求項９に記載のメモリシステム。

【請求項12】

前記メモリコントローラは、
前記第１指標と、前記ビットエラーの割合を示す第２指標と、に応じて、前記第２復号処理のパラメタを決定する、
請求項１に記載のメモリシステム。

【請求項13】

前記パラメタは、前記第２復号処理の実行をスキップするか否かを示し、
前記メモリコントローラは、前記第２復号処理の実行をスキップすることを示す前記パラメタが設定された場合、前記読出し情報を用いた第３復号処理を実行する、
請求項１に記載のメモリシステム。

【請求項14】

前記メモリコントローラは、
前記第１指標を出力する、
請求項１に記載のメモリシステム。

【請求項15】

前記第１復号処理は、ハードビット復号であり、
前記第１処理は、前記ハードビット復号のうち、前記第１指標の推定に必要な情報を得られる一部の処理である、
請求項１に記載のメモリシステム。

【請求項16】

前記メモリコントローラは、
前記統計情報と、前記読出し情報に基づく尤度情報と、を用いて、前記第１指標を算出する、
請求項１５に記載のメモリシステム。

【請求項17】

前記第２復号処理は、前記第１処理よりレイテンシが大きい、
請求項１に記載のメモリシステム。

【請求項18】

メモリシステムで実行される不揮発性メモリの制御方法であって、
データを誤り訂正符号で符号化し、符号化されたデータを前記不揮発性メモリに記憶し、
前記不揮発性メモリから読み出される読出し情報を用いた第１復号処理の少なくとも一部である第１処理を実行し、
前記第１処理の処理結果の統計情報を用いて、前記読出し情報におけるビットエラーのうち、ハードエラーの割合を示す第１指標を推定し、
前記第１指標に応じて、第２復号処理のパラメタを決定し、
決定した前記パラメタと、前記読出し情報と、を用いて前記第２復号処理を実行する、
ことを含む制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、メモリシステムおよび制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

メモリシステムでは、一般に、記憶するデータを保護するために、誤り訂正符号化されたデータが記憶される。このため、メモリシステムに記憶されたデータを読み出す際には、誤り訂正符号化されたデータに対する復号が行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０２２／０１５６１４２号明細書

【特許文献2】米国特許出願公開第２０２１／０３２８５９７号明細書

【特許文献3】米国特許出願公開第２０２２／００８３２６１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の実施形態は、より高精度に誤り訂正（復号）を実行することができるメモリシステムおよび制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態のメモリシステムは、不揮発性メモリと、データを誤り訂正符号で符号化し、符号化されたデータを不揮発性メモリに記憶するメモリコントローラとを備える。メモリコントローラは、不揮発性メモリから読み出される読出し情報を用いた第１復号処理の少なくとも一部である第１処理を実行し、第１処理の処理結果の統計情報を用いて、読出し情報におけるビットエラーのうち、ハードエラーの割合を示す第１指標を推定し、第１指標に応じて、第１処理よりレイテンシが大きい第２復号処理のパラメタを決定し、決定したパラメタと、読出し情報と、を用いて第２復号処理を実行する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】実施形態に係るメモリシステムのブロック図。

【図2】積符号の構成例。

【図3】符号化／復号部のブロック図。

【図4】エラーベクタ発見数と、ＢＥＲとの関係の例を示す図。

【図5】実施形態のメモリシステムによる復号処理のフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下に添付図面を参照して、実施形態に係るメモリシステムおよびメモリ制御方法を詳細に説明する。なお、以下の実施形態により本発明が限定されるものではない。

【0008】

図１は、本実施形態に係るメモリシステムの概略構成例を示すブロック図である。図１に示すように、メモリシステム１は、メモリコントローラ１０と不揮発性メモリ２０とを備える。メモリシステム１は、ホスト３０と接続可能であり、図１ではホスト３０と接続された状態が示されている。ホスト３０は、例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末などの電子機器であってよい。

【0009】

不揮発性メモリ２０は、データを不揮発に記憶する不揮発性メモリであり、例えば、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ（以下、単にＮＡＮＤメモリという）である。以下の説明では、不揮発性メモリ２０としてＮＡＮＤメモリが用いられた場合を例示するが、不揮発性メモリ２０として３次元構造フラッシュメモリ、ＲｅＲＡＭ（Resistance Random Access Memory）、ＦｅＲＡＭ（Ferroelectric Random Access Memory）等のＮＡＮＤメモリ以外の記憶装置を用いることも可能である。また、不揮発性メモリ２０が半導体メモリであることは必須ではなく、半導体メモリ以外の種々の記憶媒体に対して本実施形態を適用することも可能である。

【0010】

メモリシステム１は、メモリコントローラ１０と不揮発性メモリ２０とが１つのパッケージとして構成されるメモリカード等であってもよいし、ＳＳＤ（Solid State Drive）等であってもよい。

【0011】

メモリコントローラ１０は、例えばＳｏＣ（System-On-a-Chip）として構成される半導体集積回路である。以下で説明するメモリコントローラ１０の各構成要素の動作の一部又は全部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）がファームウエアを実行することによって実現されてもよいし、ハードウエアで実現されてもよい。

【0012】

メモリコントローラ１０は、ホスト３０からの書込み要求に従って不揮発性メモリ２０への書込みを制御する。また、メモリコントローラ１０は、ホスト３０からの読出し要求に従って不揮発性メモリ２０からの読み出しを制御する。メモリコントローラ１０は、ホストＩ／Ｆ（ホストインタフェース）１５、メモリＩ／Ｆ（メモリインタフェース）１３、制御部１１、符号化／復号部（コーデック）１４、および、データバッファ１２を備える。ホストＩ／Ｆ１５、メモリＩ／Ｆ１３、制御部１１、符号化／復号部１４、および、データバッファ１２は、内部バス１６で相互に接続されている。

【0013】

ホストＩ／Ｆ１５は、ホスト３０との間のインタフェース規格に従った処理を実施し、ホスト３０から受信した要求、書込み対象のユーザデータなどを内部バス１６に出力する。また、ホストＩ／Ｆ１５は、不揮発性メモリ２０から読み出されて復元されたユーザデータ、制御部１１からの応答などをホスト３０へ送信する。

【0014】

メモリＩ／Ｆ１３は、制御部１１の指示に基づいて、不揮発性メモリ２０への書込み処理を行う。また、メモリＩ／Ｆ１３は、制御部１１の指示に基づいて、不揮発性メモリ２０からの読み出し処理を行う。

【0015】

データバッファ１２は、メモリコントローラ１０がホスト３０から受信したユーザデータを不揮発性メモリ２０へ記憶するまでに一時記憶する。また、データバッファ１２は、不揮発性メモリ２０から読み出したユーザデータをホスト３０へ送信するまでに一時記憶する。データバッファ１２には、例えば、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）やＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの汎用メモリを用いることができる。

【0016】

制御部１１は、メモリシステム１の各構成要素を統括的に制御する。制御部１１は、ホスト３０からの要求をホストＩ／Ｆ１５経由で受け付けた場合に、その要求に応じた制御を行う。例えば、制御部１１は、ホスト３０からの書込み要求に応じて、不揮発性メモリ２０へのユーザデータおよびパリティの書き込みをメモリＩ／Ｆ１３へ指示する。また、制御部１１は、ホスト３０からの読出し要求に応じて、不揮発性メモリ２０からのユーザデータおよびパリティの読み出しをメモリＩ／Ｆ１３へ指示する。

【0017】

また、制御部１１は、ホスト３０からユーザデータの書込み要求を受信した場合、データバッファ１２に蓄積されるユーザデータに対して、不揮発性メモリ２０上の記憶領域（メモリ領域）を決定する。すなわち、制御部１１は、ユーザデータの書込み先を管理する。ホスト３０から受信したユーザデータの論理アドレスと該ユーザデータが記憶された不揮発性メモリ２０上の記憶領域を示す物理アドレスとの対応は、アドレス変換テーブルとして例えばデータバッファ１２に記憶される。

【0018】

また、制御部１１は、ホスト３０から読出し要求を受信した場合、読出し要求により指定された論理アドレスを上述のアドレス変換テーブルを用いて物理アドレスに変換し、該物理アドレスからの読み出しをメモリＩ／Ｆ１３へ指示する。

【0019】

ここで、ＮＡＮＤメモリでは、一般に、ページと呼ばれるデータ単位で、書き込みおよび読み出しが行われ、ページよりも大きい所定のデータ単位で消去が行われる。本実施形態では、同一のワード線に接続される複数のメモリセルをメモリセルグループと呼ぶ。メモリセルがシングルレベルセル（ＳＬＣ）である場合は、１つのメモリセルグループが１ページに対応する。メモリセルがマルチレベルセル（ＭＬＣ）である場合は、１つのメモリセルグループが複数ページに対応する。また、各メモリセルはワード線に接続するとともにビット線にも接続される。従って、各メモリセルは、ワード線を識別するアドレスとビット線を識別するアドレスとで識別することが可能である。メモリセルは、制御ゲートと電荷蓄積層とを備え、データを不揮発に保持する。メモリセルは、電荷蓄積層に蓄えられた電子の数に応じて閾値電圧が変化し、この閾値電圧の違いに応じたデータを記憶する。

【0020】

ホスト３０から送信されるユーザデータは、内部バス１６に転送されてデータバッファ１２に一旦記憶される。符号化／復号部１４は、不揮発性メモリ２０に記憶されるユーザデータを誤り訂正符号で符号化して符号化データ（符号語）を生成する。また、符号化／復号部１４は、不揮発性メモリ２０から読み出された符号化データ（読出し情報又は受信語ともいう）を復号してユーザデータを復元する。なお、符号化／復号部１４により符号化されるデータには、ユーザデータ以外にも、メモリコントローラ１０内部で用いる制御データ等が含まれてもよい。

【0021】

以上のような構成を備えるメモリシステム１における書込み処理では、制御部１１は、不揮発性メモリ２０への書込み時に、ユーザデータの符号化を符号化／復号部１４に指示する。その際、制御部１１は、不揮発性メモリ２０における符号語の記憶場所（記憶アドレス）を決定し、決定した記憶場所もメモリＩ／Ｆ１３へ指示する。符号化／復号部１４は、制御部１１からの指示に基づいて、データバッファ１２上のユーザデータを誤り訂正符号で符号化して符号語を生成する。符号化方式としては、例えば、ＬＤＰＣ（Low-Density Parity-Check）符号やＢＣＨ（Bose-Chaudhuri-Hocquenghem）符号やＲＳ（Reed-Solomon）符号を用いた符号化方式を採用することができる。メモリＩ／Ｆ１３は、制御部１１からの指示に基づいて符号語を不揮発性メモリ２０に書き込む。

【0022】

一方、読出し処理では、制御部１１は、不揮発性メモリ２０からの読出し時に、不揮発性メモリ２０上のアドレスを指定してメモリＩ／Ｆ１３へ読み出しを指示する。また、制御部１１は、符号化／復号部１４へ復号の開始を指示する。メモリＩ／Ｆ１３は、制御部１１の指示に従って、不揮発性メモリ２０の指定されたアドレスに対する読み出しを実行し、この読み出しにより得られた読出し情報を符号化／復号部１４に入力する。そして、符号化／復号部１４は、入力された読出し情報を復号する。

【0023】

符号化／復号部１４は、例えば、多次元の誤り訂正符号の各成分符号の符号化部／復号部として用いることもできる。多次元の誤り訂正符号とは、誤り訂正符号の少なくとも一つ以上の構成単位であるシンボルが、複数のより小規模な成分符号によって多重に保護されているものを指す。その際、１シンボルは、例えば１ビット（二元体（binary field）の元（element））、又は、二元体以外の有限体（finite field）などのアルファベットの元で構成される。以下は、１シンボルを１ビットの元とする例を主に説明する。

【0024】

ここで、多次元の誤り訂正符号の例として、図２に積符号の構成例を示す。図２に示す積符号２００は、３ビットを訂正可能なＢＣＨ符号を、行方向の成分符号および列方向の成分符号とする積符号の例である。また積符号２００は、行方向に７個のシンボル（ビット）、および、列方向に８個のシンボル（ビット）を含む積符号の例である。

【0025】

なお行方向および列方向のシンボル数は図２の例に限られるものではない。また、成分符号はＢＣＨ以外のどのような符号を用いてもよい。例えば、リードソロモン符号を、行方向および列方向の少なくとも一方の成分符号として用いてもよい。

【0026】

図２のような積符号の復号では、例えば符号化／復号部１４は、まず積符号を構成する行方向の成分符号を順次復号する。符号化／復号部１４は、例えば限界距離復号により成分符号を復号する。行方向の成分符号のうち復号に成功しない成分符号があった場合、符号化／復号部１４は、行方向の成分符号の復号において訂正できた誤りを訂正し、列方向の成分符号を復号する。列方向の成分符号のうち復号に成功しない成分符号があった場合、符号化／復号部１４は、列方向の成分符号の復号において訂正できた誤りを訂正し、再度、行方向の成分符号を復号する。以上のように、行方向の成分符号の復号と列方向の成分符号の復号とが、終了条件を満たすまで繰り返し実行される。以下では、このように繰り返される復号を反復復号処理という場合がある。積符号は、訂正能力が高く計算量の小さい符号化方式を実現するために使用される。

【0027】

なお、多次元の誤り訂正符号としては、図２に例示する積符号２００に限定されず、例えば一般化ＬＤＰＣ符号（Generalized Low Density Parity Check Code）などであってもよい。一般化ＬＤＰＣ符号を含む一般の多次元の誤り訂正符号では、シンボルごとに保護の多重度が異なっていてもよい。また、一般の多次元の誤り訂正符号では成分符号を行方向と列方向でグループ分けすることができない場合があるが、このような符号構造を有する多次元の誤り訂正符号に対しても本技術は適用することが可能である。以下では、多次元の誤り訂正符号として積符号を用いた場合を例に説明する。

【0028】

以下では、簡単のため、次元１と次元２にグループ分けできる２個の成分符号によって各シンボルが保護されている２次元の誤り訂正符号を用いる例を説明する。各次元の成分符号それぞれは、次元ごとに定められる１個以上の成分符号を含む。以下では、１個以上の成分符号を含む、各次元に対応する成分符号を成分符号群という場合がある。例えば次元１の成分符号群および次元２の成分符号群は、それぞれ、ｎ１個の成分符号およびｎ２個の成分符号を含む。適用可能な誤り訂正符号はこれに限られず、符号を構成するシンボルのうち少なくとも１つのシンボルがＮ個（Ｎは２以上の整数）の成分符号群によって保護されているＮ次元の誤り訂正符号であってもよい。各成分符号群に含まれる成分符号の個数で表す場合、Ｎ次元の誤り訂正符号は、Ｍ個（Ｍは、ｎｉ（１≦ｉ≦Ｎ）の総和、Ｎは２以上の整数、ｎｉは、第ｉ次元の成分符号の個数）の成分符号によって保護される。

【0029】

図２内の記号「×」は、エラーとなったシンボルを表す。各成分符号にエラーがあるか否かは、例えばシンドロームが０であるか（エラーなし）そうでないか（エラーあり）により判定することができる。行方向の成分符号２０１は、２個（２ビット）のエラーを含む。列方向の成分符号２０２は、４個（４ビット）のエラーを含む。３ビットを訂正可能なＢＣＨ符号を用いる場合、符号化／復号部１４は、行方向の成分符号２０１を訂正できる。この結果、列方向の成分符号２０２に含まれるエラーは３個に減少する。従って、符号化／復号部１４は、列方向の成分符号２０２を訂正可能となる。

【0030】

ここで、不揮発性メモリ２０からのデータの読出し処理、および、読み出したデータの復号処理の例について説明する。

【0031】

不揮発性メモリ２０からのデータの読出し処理では、硬判定読出し（ハードビット（ＨＢ）リードともいう）と、軟判定読出し（ソフトビット（ＳＢ）リードともいう）とが実行される。

【0032】

硬判定読出しでは、読み出したビット値が（０，１）で切り替わる読出し電圧（以下、ＨＢリードレベルという）を読み出し対象のメモリセルに接続されたワード線に印加することで、２値のデータである硬判定値のデータ（ハードビット（ＨＢ）データともいう）が読み出される。軟判定読出しでは、ＨＢリードレベルから電圧値を一定値分だけ低い値および一定値分だけ高い値にシフトした複数のリードレベル（以下、ＳＢリードレベルという）を各メモリセルに印加することで、軟判定値のデータ（ソフトビット（ＳＢ）データともいう）がさらに読み出される。

【0033】

ＳＢリードにより各メモリセルから読み出されたＳＢデータは、各メモリセルの閾値電圧が想定される（０，１）の状態（閾値電圧分布）からどの程度ずれているかを示している。このＳＢデータは、各メモリセルから読み出したビット値の信頼性（値の正しさ）を表現する対数尤度比（Log Likelihood Ratio：LLR）に変換することができる。例えば、ＨＢデータおよびＳＢデータの組み合わせごとにそれぞれ異なる値のＬＬＲを定めたテーブル（ＬＬＲテーブル）を用いることにより、読み出されたＨＢデータおよびＳＢデータから、ＬＬＲの値が求められる。

【0034】

誤り訂正符号の復号技術として、ハードビット復号（硬判定復号）とソフトビット復号（軟判定復号）とがある。ハードビット復号では、入力される値は、０または１の１ビット（ＨＢデータ）である。これに対してソフトビット復号では、入力される値は、０または１の確からしさを表す対数尤度比などの尤度情報である。

【0035】

ＬＬＲは、例えば以下のように定義される。まず、書き込み値がｂ（ｂは０または１）のとき、受信語がｒである確率をｐ（ｒ｜ｂ）と表す。この確率ｐ（ｒ｜ｂ）を、「受信語がｒのときの、書き込み値ｂの尤度（likelihood）」という。本実施形態では、受信語がｒのときの書き込み値ｂの対数尤度比ＬＬＲを、以下の式で表す。
ＬＬＲ＝ｌｏｇ＿ｅ（ｐ（ｒ｜０）／ｐ（ｒ｜１））

【0036】

例えば、ＬＬＲが正であれば、受信語がｒのとき、書き込み値が０であることの方が、１であることよりも尤もらしいことを意味する。また、ＬＬＲの絶対値が大きいほど、尤もらしさの度合いが大きいことになる。

【0037】

例えば、－９，－３，－１，１，３，９の６種類の値を取るＬＬＲが使われる場合がある。以下では、エラーが発生しているビットに対応するＬＬＲの絶対値が、他のエラーより大きいエラーを、ハードエラーという。ＬＬＲの絶対値が他のエラーより大きいという条件は、例えば、絶対値が最大という条件、絶対値が閾値より大きいという条件、または、絶対値が上位ｍ個（ｍは２以上の整数）に含まれるという条件である。

【0038】

例えば上記の６種類の値を取るＬＬＲの場合、絶対値が最大である－９および９であるＬＬＲに対応するビットが、ハードエラーが発生したビットとなる。ハードエラーは、ＬＬＲの絶対値が最大である（尤もらしさの度合いが大きい）にもかかわらず、エラーが生じていることを意味すると解釈することもできる。

【0039】

復号処理では、ハードエラー率（ＨＥＲ：Hard Error Rate）に応じて、誤り訂正成功が期待できるビット誤り率（ＢＥＲ：Bit Error Rate）が数十パーセントの規模で異なる場合がある。また、ＨＥＲに応じて、訂正能力が高くなるような復号処理のパラメタの設定が異なる場合がある。ＨＥＲは、例えば、（ハードエラーが発生しているビットの個数）／（エラーが発生しているビットの個数）により算出される。ＨＥＲは、ハードエラーの割合を示す第１指標の一例である。ＢＥＲは、例えば、（エラーが発生しているビットの個数）／（符号語のビット長）により算出される。ＢＥＲは、ビットエラーの割合を示す第２指標の一例である。

【0040】

本実施形態では、復号処理の前に、ＨＥＲおよびＢＥＲを推定し、推定したＨＥＲおよびＢＥＲの少なくとも一方に応じて、復号処理のパラメタの設定を決定（修正）する。以下、このような復号を行う符号化／復号部１４の詳細について説明する。

【0041】

図３は、符号化／復号部１４の機能構成の一例を示すブロック図である。図３は、図２に示すような２次元の積符号の符号化／復号を行う場合の例を示す。以下では主に２次元の誤り訂正符号を例に説明するが、Ｎ次元（Ｎは２以上の整数）の誤り訂正符号について同様の手法を適用できる。

【0042】

図３に示すように、符号化／復号部１４は、ＨＢ（ハードビット）復号器３１０と、ＳＢ（ソフトビット）復号器３２０と、パラメタ決定部３０１と、を備えている。

【0043】

ＨＢ復号器３１０は、ハードビット復号を実行する。本実施形態では、ＨＢ復号器３１０は、ＨＥＲを推定するためにハードビット復号（第１復号処理の一例）を実行する。なお、ＨＢ復号器３１０は、ハードビット復号のうち、ＨＥＲおよびＢＥＲの推定に必要な情報（例えば、エラーベクタの発見数）を得られる一部の処理（第１処理）を実行するように構成されてもよい。すなわち、ＨＢ復号器３１０は、ハードビット復号による復号結果を得る必要はない。受信語の復号結果は、ＳＢ復号器３２０によるソフトビット復号（第２復号処理の一例）で得られる。

【0044】

以下では、ＨＥＲおよびＢＥＲの推定のために実行される処理（ハードビット復号の少なくとも一部）を、推定処理という場合がある。

【0045】

推定処理は、ＳＢ復号器３２０によるソフトビット復号よりレイテンシが小さい処理であればよい。例えば、ソフトビット復号のレイテンシは、１００μｓ～８００μｓとなる場合がある。ハードビット復号（推定処理）は、ソフトビット復号より簡易な構成とすることができ、例えば、３μｓのレイテンシとすることができる。なお、ＳＢ復号器３２０によるソフトビット復号よりレイテンシが小さければ、例えば、ＳＢ復号器３２０によるソフトビット復号とは異なる方式のソフトビット復号が、推定処理としても用いられてもよい。すなわち、ソフトビット復号は、推定処理よりレイテンシが大きい処理となるように構成されればよい。

【0046】

以下、推定処理の例について説明する。ＨＢ復号器３１０は、まず、複数の成分符号それぞれに対して、シンドロームを算出する。ＨＢ復号器３１０は、算出したシンドロームを入力として、各成分符号の復号を行う。ＨＢ復号器３１０は、復号の際、「エラーが訂正できた」と判定された成分符号の個数を算出する。「エラーが訂正できた」と判定された成分符号の個数は、例えば、エラーベクタの発見数により求めることができる。以下では、この個数を「エラーベクタ発見数」と定義する。

【0047】

なお、エラーベクタは、「エラーがある」と判定されたビットの位置に“１”を設定し、その他の要素を０で表現した、要素数が成分符号長と同じベクタである。例えば、誤り訂正符号化処理されたデータが（１，１，０，０，１）であり、ＨＢ復号器３１０が「第１ビットおよび第５ビットにエラーがある」と判定していたとき、エラーベクタは（１，０，０，０，１）である。

【0048】

ＨＢ復号器３１０は、エラーベクタ発見数と、ＢＥＲと、を対応づけた対応情報（テーブルなど）を用いて、算出したエラーベクタ発見数に対応するＢＥＲを推定する。図４は、エラーベクタ発見数と、ＢＥＲとの関係の例を示す図である。図４に示すような関係は、例えば、実験またはシミュレーションにより求めることができる。対応情報は、このような関係に基づいて予め求めることができる。

【0049】

ＨＢ復号器３１０は、エラーベクタを用いて、エラーがあると判定されたビット（エラービット）のうち、ＬＬＲの絶対値が他のエラービットより大きいエラービット（例えば、ＬＬＲの絶対値が最大であるエラービット）の割合をＨＥＲとして推定する。

【0050】

以下では、ＨＢ復号器３１０により推定されたＢＥＲおよびＨＥＲを、それぞれ推定ＢＥＲおよび推定ＨＥＲという場合がある。

【0051】

エラーベクタ発見数は、推定処理の処理結果の統計情報の一例である。統計情報は、これに限られず、以下のような情報であってもよい。
・Ｎ個の成分符号群に含まれる成分符号それぞれの復号時に発見された１個以上のエラーの個数の総和。
・Ｎ個の成分符号群に含まれる成分符号それぞれの復号時に発見された１個以上のエラーの位置における信頼度の総和。信頼度は、例えば対数尤度比（ＬＬＲ）などの尤度情報である。

【0052】

図３に戻り、ＳＢ復号器３２０は、ソフトビット復号を実行する。ＳＢ復号器３２０は、Ｃｈａｓｅ復号器３２１と、ＯＳＤ（Ordered Statistics Decoding）復号器３２２と、を含む。

【0053】

Ｃｈａｓｅ復号器３２１は、Ｃｈａｓｅ復号を実行する。Ｃｈａｓｅ復号は、低信頼ビット位置ｎ箇所中、ｋ箇所をフリップした上で、ＢＣＨ符号の復号（決まった個数のエラーを見つける復号）を試行する方法である。例えば、ｎ＝３０、ｋ＝１の指定、または、ｎ＝１０、ｋ＝３の指定に従ってＣｈａｓｅ復号が実行される。

【0054】

ＯＳＤ復号器３２２は、ＯＳＤを実行する。ＯＳＤは、低信頼ビット位置ｍ箇所に対する消失訂正に類似する復号方法である。例えば、ｍ＝３２の指定に従いＯＳＤが実行される。

【0055】

ＳＢ復号器３２０は、Ｃｈａｓｅ復号器３２１によるＣｈａｓｅ復号と、ＯＳＤ復号器３２２によるＯＳＤと、を混合（ハイブリッド）したアルゴリズムＡＬＧ＿Ａ（第２復号アルゴリズム）に従い、ソフトビット復号を実行する。

【0056】

以下、アルゴリズムＡＬＧ＿Ａの例について説明する。
（例１）Ｃｈａｓｅ復号とＯＳＤとをそれぞれ実行し、訂正数が少ない方の復号結果を採用する。
（例２）Ｃｈａｓｅ復号とＯＳＤとをそれぞれ実行し、信頼度が高い方の復号結果を採用する。両者の復号結果が一致する場合、信頼度を上げてもよい。

【0057】

ＯＳＤは、最大訂正能力が高いが、成分符号にハードエラーがあると訂正が困難となる場合がある。すなわち、ＯＳＤの訂正能力はＨＥＲに依存する。また、Ｃｈａｓｅ復号は、ＯＳＤより２～３倍高速に動作する場合がある。従って、例えばＨＥＲが大きい場合には、ＯＳＤを実行せず、Ｃｈａｓｅ復号を実行することで、より高精度な復号結果が得られる場合がある。

【0058】

そこで本実施形態では、ソフトビット復号の復号パラメタとして、ＯＳＤを実行するか否か（ＯＮまたはＯＦＦ）を指定する復号パラメタを使用可能とする。例えばＨＥＲが閾値以上である場合、ＯＳＤは実行しない（ＯＦＦとする）ように、この復号パラメタの設定値が設定される。

【0059】

この復号パラメタは、ＨＥＲが閾値以上であるときに実行するアルゴリズムＡＬＧ＿Ｂ（第１復号アルゴリズム）と、ＨＥＲが閾値より小さいときに実行するアルゴリズムＡＬＧ＿Ａと、を指定するパラメタと言い換えることができる。アルゴリズムＡＬＧ＿Ｂは、ＯＳＤは実行せず、Ｃｈａｓｅ復号を実行するアルゴリズムである。ＳＢ復号器３２０は、ＯＳＤは実行しないことを示す設定値が設定された場合、アルゴリズムＡＬＧ＿Ｂ（Ｃｈａｓｅ復号）を実行して復号結果を出力する。

【0060】

なお、復号パラメタは上記に限られず、設定値に応じて訂正能力を向上させることができるパラメタであれば、どのようなパラメタであってもよい。また、アルゴリズムＡＬＧ＿Ａ、アルゴリズムＡＬＧ＿Ｂで実行する復号は、Ｃｈａｓｅ復号およびＯＳＤに限られず、一方または両方を他の復号方式で置き換えてもよい。

【0061】

パラメタ決定部３０１は、推定処理による推定結果を用いて、ＳＢ復号器３２０によるソフトビット復号の復号パラメタを決定する。復号パラメタは、少なくとも上記のような、ＯＳＤを実行するか否かを指定する復号パラメタを含む。復号パラメタは、その他のパラメタ（例えば、ソフトビット復号の反復回数）を含んでもよい。

【0062】

例えばパラメタ決定部３０１は、ＯＳＤを実行するか否かを指定する復号パラメタの設定値を、推定ＢＥＲが予め定められた閾値ＴＨＡ以下であり、かつ、推定ＨＥＲが予め定められた閾値ＴＨＢ以上の場合に、ＯＳＤを実行しないことを示す設定値（例えばＯＦＦ）に決定し、それ以外の場合に、ＯＳＤを実行することを示す設定値（例えばＯＮ）に決定する。

【0063】

なお、パラメタ決定部３０１は、推定ＢＥＲおよび推定ＨＥＲのうちいずれか一方のみを用いて、ＯＳＤを実行するか否かを指定する復号パラメタの設定値を決定してもよい。例えば、パラメタ決定部３０１は、ＯＳＤを実行するか否かを指定する復号パラメタの設定値を、推定ＨＥＲが予め定められた閾値ＴＨＢ以上の場合に、ＯＳＤを実行しないことを示す設定値（例えばＯＦＦ）に決定し、それ以外の場合に、ＯＳＤを実行することを示す設定値（例えばＯＮ）に決定してもよい。

【0064】

符号化／復号部１４は、各種のデータをデータバッファ１２に記憶しながら、符号化および復号を実行する。符号化／復号部１４は、復号後のデータを、復号結果としてデータバッファ１２から読み出して出力する。符号化／復号部１４は、復号結果に関する各種統計結果を出力してもよい。統計結果は、例えば、ＢＥＲおよびＨＥＲの推定結果（推定ＢＥＲ、推定ＨＥＲ）を含んでもよい。例えば、推定ＢＥＲの大きさに応じて不揮発性メモリ２０内のデータを書き直すか否かを判断するときに、出力された推定結果が参照される。

【0065】

図５は、本実施形態のメモリシステムによる復号処理の一例を示すフローチャートである。図５は、２次元の誤り訂正符号に対する復号処理の例を示す。

【0066】

パラメタ決定部３０１は、ソフトビット復号の復号パラメタの設定値を決定し、決定した設定値を設定する（ステップＳ１０１）。例えばパラメタ決定部３０１は、予め指定された値（デフォルト値など）を、各復号パラメタの設定値として設定する。

【0067】

制御部１１は、不揮発性メモリ２０から、軟判定読出しにより誤り訂正符号を読み出し、読出し情報を得る（ステップＳ１０２）。

【0068】

符号化／復号部１４は、以下のステップＳ１０３～ステップＳ１０９で、次元１（例えば行方向）および次元２（例えば列方向）の２次元の成分符号に対する反復復号処理を実行する。

【0069】

符号化／復号部１４は、処理対象とする次元の成分符号群に含まれる成分符号ごとに、ＢＥＲおよびＨＥＲを推定する（ステップＳ１０３）。

【0070】

パラメタ決定部３０１は、推定されたＢＥＲおよび推定されたＨＥＲを用いて、ソフトビット復号の復号パラメタを決定する（ステップＳ１０４）。例えばパラメタ決定部３０１は、推定ＢＥＲが予め定められた閾値ＴＨＡ以下であり、かつ、推定ＨＥＲが予め定められた閾値ＴＨＢ以上の場合に、ＯＳＤを実行するか否かを指定する復号パラメタの設定値を、ＯＳＤを実行しないことを示す設定値（例えばＯＦＦ）に決定する。

【0071】

ステップＳ１０１で既に設定値が設定されている場合は、パラメタ決定部３０１は、ステップＳ１０４で決定した値により、設定済の設定値を修正する。ステップＳ１０１で既に設定値が設定されていない場合は、パラメタ決定部３０１は、ステップＳ１０４で決定した設定値を設定する。すべての復号パラメタの設定値をステップＳ１０４で決定する場合は、ステップＳ１０１は実行されなくてもよい。

【0072】

ＳＢ復号器３２０は、設定された復号パラメタを用いて、ソフトビット復号を実行する（ステップＳ１０５）。例えばＯＳＤを実行しないことを示す設定値が設定された場合、ＳＢ復号器３２０は、アルゴリズムＡＬＧ＿Ｂを実行する。すなわち、ＳＢ復号器３２０は、ＯＳＤは実行せず、Ｃｈａｓｅ復号を実行し、ソフトビット復号の復号結果を出力する。ＯＳＤを実行することを示す設定値が設定された場合、ＳＢ復号器３２０は、アルゴリズムＡＬＧ＿Ａを実行する。すなわち、ＳＢ復号器３２０は、ＯＳＤおよびＣｈａｓｅ復号の両方を実行し、上記の（例１）および（例２）のいずれかに従い、ソフトビット復号の復号結果を出力する。

【0073】

次に、符号化／復号部１４は、復号に成功したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。復号に成功したとは、例えば正しいと判断できる復号語が発見されたことなどであってよい。

【0074】

復号に成功していない場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、符号化／復号部１４は、反復復号処理の反復回数が予め設定しておいた規定値に達しているか否かを判定する（ステップＳ１０７）。規定値に達していない場合（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、符号化／復号部１４は、反復回数を１増やし、ステップＳ１０３へ戻って、次の次元について処理を繰り返す。反復回数が規定値に達していた場合（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、符号化／復号部１４は、外部の制御部等に復号の失敗を通知し（ステップＳ１０９）、復号処理を終了する。なお、反復回数とは、例えばステップＳ１０３～Ｓ１０５の動作を繰り返した回数等であってよい。

【0075】

復号に成功した場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、符号化／復号部１４は、外部の制御部等に復号の成功とともに復号語を通知し（ステップＳ１０８）、復号処理を終了する。

【0076】

このように、本実施形態のメモリシステムは、ソフトビット復号よりレイテンシの小さい推定処理（ハードビット復号など）により推定したＢＥＲおよびＨＥＲの少なくとも一方を用いて、ソフトビット復号のパラメタを決定し、決定したパラメタに従いソフトビット復号を実行する。ＢＥＲおよびＨＥＲに応じて、訂正能力を向上させるようにパラメタを決定できるため、より高精度に誤り訂正（復号）を実行することが可能となる。また、ＢＥＲおよびＨＥＲの推定は、ソフトビット復号より低レイテンシとすることができる。従って、レイテンシを増大させることなく、より高精度な誤り訂正を実現可能となる。

【0077】

（変形例１）
変形例１では、推定処理の推定結果に応じて決定する復号パラメタの他の例を説明する。本変形例では、ＳＢ復号器３２０によるソフトビット復号の実行をスキップするか否かを設定する復号パラメタが用いられる。

【0078】

例えば、パラメタ決定部３０１は、この復号パラメタの設定値を、推定ＢＥＲが予め定められた閾値ＴＨＡ以下であり、かつ、推定ＨＥＲが予め定められた閾値ＴＨＢ以上の場合に、ソフトビット復号をスキップすることを示す設定値に決定し、それ以外の場合に、ソフトビット復号をスキップしないことを示す設定値に決定する。

【0079】

本変形例では、ソフトビット復号の実行をスキップすることを示す復号パラメタが設定された場合、例えば符号化／復号部１４は、ＳＢ復号器３２０によるソフトビット復号とは異なる復号処理ＤＣ（第３復号処理）を実行するように構成される。復号処理ＤＣは、どのような方式の復号処理であってもよいが、例えば、ＢＥＲまたはＨＥＲが大きい場合であっても成功する可能性がある復号処理である。例えば、復号処理ＤＣは、ソフトビット復号の対象である読出し情報（符号語）を成分符号とする、上位層の積符号の復号処理である。

【0080】

本変形例のようにソフトビット復号をスキップ可能とすることにより、復号処理のレイテンシを削減できる場合がある。

【0081】

（変形例２）
ＢＥＲまたはＨＥＲの推定結果に応じてソフトビット復号の復号パラメタが決定されるため、推定処理の精度は、ソフトビット復号の精度に影響する可能性がある。変形例２では、ＢＥＲまたはＨＥＲの推定処理の精度を向上させる機能について説明する。推定処理では、「誤訂正による誤ったサンプルの収集」が抑制されること、および、より多くのサンプルが収集されること、が望ましい。本変形例では、ＨＢ復号器３１０は、以下の機能１～機能３のいずれかを実行する。

【0082】

機能１：各成分符号の復号において、訂正可能数をｔとしたとき、ｔ未満の重みのエラーベクタのみを採用し、エラーベクタ発見数を求める。ｔ未満の重みのエラーベクタとは、“１”が設定された要素（「エラーがある」と判定されたビットに対応する要素）の個数がｔ未満のエラーベクタを表す。例えば成分符号としてＢＣＨ符号を用いる場合、訂正可能数ｔは決定されており、ｔ個以下のエラーは必ず訂正できる。また、誤り訂正時に訂正する（書き換える）個数が多いほど、誤訂正確率が高い。成分符号はＢＣＨ符号に限られず、「閾値以下のエラー数のみを訂正」とする復号処理の対象となる他のどのような符号であってもよい。

【0083】

機能１については、以下のように、反復復号処理の進行に応じて、採用するエラーベクタを切り替えるように構成してもよい。
・反復の前半（例えば、反復回数が特定値まで）では、ｔ未満の重みのエラーベクタのみを採用し、反復の後半（例えば、反復回数が特定値以上）では、すべてのエラーベクタを採用する。

【0084】

機能２：積符号の復号においてロールバックを行う。ロールバックとは、積符号を構成する各成分符号を順に復号していくとき、ある成分符号において誤訂正が疑われる場合、その成分符号の復号結果を差し戻す処理を意味する。差し戻す処理は、例えば、復号を実行する前の値に戻す処理である。「誤訂正が疑われる」の判断基準の例としては、「ある次元（例えば行方向）の成分符号ＣＡの、あるビット位置ｘを訂正した後で、ビット位置ｘのビットを保護する他の次元（例えば列方向）の成分符号ＣＢの訂正が進まない」という基準がある。この判断基準は、正しく訂正される場合は、ビット位置ｘのビットを訂正して成分符号ＣＡのエラーが減り、成分符号ＣＢについてもエラーを訂正しやすくなるはずである、という考えに基づく。

【0085】

機能３：ＨＢデータに対して、復号の信頼度（正訂正確率推定値など）を出力する処理を含む推定処理（例えばターボ復号）を行い、信頼度が閾値以上である成分符号の訂正結果のみを採用し、エラーベクタ発見数を求める。

【0086】

以上説明したとおり、本実施形態によれば、より高精度に誤り訂正（復号）を実行することができる。

【0087】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0088】

１ メモリシステム
１０ メモリコントローラ
１１ 制御部
１２ データバッファ
１３ メモリＩ／Ｆ
１４ 符号化／復号部
１５ ホストＩ／Ｆ
１６ 内部バス
２０ 不揮発性メモリ
３０ ホスト
２００ 積符号
３０１ パラメタ決定部
３１０ ＨＢ復号器
３２０ ＳＢ復号器
３２１ Ｃｈａｓｅ復号器
３２２ ＯＳＤ復号器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】