一种闪存的可靠性测试方法及可靠性测试装置与流程

1.本文涉及但不限于芯片测试技术，尤指一种闪存的可靠性测试方法及可靠性测试装置。


背景技术：

2.nand闪存(flash)作为一种新型的存储介质，相比于机械硬盘存储，具有容量大、读写速度快、防震抗摔、功耗低、无噪音和价格低等优点，在消费级个人计算机领域和企业级服务器领域得到了大规模的应用。
3.随着半导体制程工艺的进一步发展，多电平存储技术的使用，闪存存储单元密度得到进一步提升，闪存存储单元每比特(bit)的成本大幅下降，nand闪存在日常生活中得到广泛应用；但闪存存储单元密度在进一步提升的同时，存储单元受到的噪声干扰也进一步加剧，导致nand闪存数据存储的可靠性进一步降低，存储在nand闪存中的用户数据失效的概率也越大。为了保证将要存储到nand闪存中用户数据的正确性，在用户数据写入之前，使用者需要先判断当前nand闪存的可靠性能不能够满足用户数据的存储可靠性要求，比如保留时间(retention time)等可靠性指标。因此，评估nand闪存可靠性的方法对于保证用户数据的存储正确性和可靠性具有重要意义。
4.相关技术中提供的nand闪存可靠性的测试方法，主要处理包括：采集nand闪存芯片的至少一种特征量；对采集到的至少一种特征量进行运算操作得到特征运算值；将nand闪存芯片的特征量和特征运算值作为可靠性等级预测模型，得到待预测nand闪存芯片的可靠性等级预测结果；相比单一的只以nand闪存芯片的特征量为预测模型的输入，通过预测模型直接得到预测结果，可以有效的提高可靠性的预测准确度；此外，上述方法还对nand闪存的可靠性进行等级进行在线分类，通过对nand闪存的可靠性进行等级进行在线分类，可以帮助使用者提前了解nand闪存的耗损程度，进而及时的调整存储策略，能够有效的避免因为可靠性问题而带来的数据流失。
5.上述方法为了保证预测模型的准确性，使用者需要采集统计大量的特征量，并进行大量的运算操作得到对应的特征运算值，实现难度大且效率低；而且往往有可能会出现由于某些特征量的统计出现问题或者无法统计，导致预测模型出现比较大的偏差；如何在降低可靠性测试运算量的同时，提升可靠性测试稳定性，成为一个有待解决的问题。


技术实现要素：

6.以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
7.本发明实施例提供一种闪存的可靠性测试方法及可靠性测试装置，能够在降低可靠性测试运算量的同时，提升可靠性测试的稳定性。
8.本发明实施例提供了一种闪存的可靠性测试方法，包括：
9.对nand闪存中包含的每一个块分别进行测试操作；
10.根据测试操作获得的nand闪存的所有块的测试操作结果，确定nand闪存的可靠性信息；
11.其中，所述测试操作包括：擦除操作、写操作和读操作。
12.另一方面，本发明实施例还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述闪存的可靠性测试方法。
13.再一方面，本发明实施例还提供一种终端，包括：存储器和处理器，所述存储器中保存有计算机程序；其中，
14.处理器被配置为执行存储器中的计算机程序；
15.所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上述闪存的可靠性测试方法。
16.还一方面，本发明实施例还提供一种闪存的可靠性测试装置，包括：测试单元和确定单元；其中，
17.测试单元设置为：对nand闪存中包含的每一个块分别进行测试操作；
18.确定单元设置为：根据测试操作获得的nand闪存的所有块的测试操作结果，确定nand闪存的可靠性信息；
19.其中，所述测试操作包括：擦除操作、写操作和读操作。
20.本技术技术方案包括：对nand闪存中包含的每一个块分别进行测试操作；根据测试操作获得的nand闪存的所有块的测试操作结果，确定nand闪存的可靠性信息；其中，测试操作包括：擦除操作、写操作和读操作。本发明实施例通过对nand闪存中包含的块进行测试操作的测试操作结果，实现了闪存的可靠性测试，在降低可靠性测试运算量的同时，提升了可靠性测试的稳定性。
21.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
22.附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
23.图1为本发明实施例闪存的可靠性测试方法的流程图；
24.图2为本发明实施例闪存的可靠性测试装置的结构框图；
25.图3为本发明应用示例系统的组成示意图；
26.图4为本发明应用实例读取电压的示意图。
具体实施方式
27.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
28.在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
29.图1为本发明实施例闪存的可靠性测试方法的流程图，如图1所示，包括：
30.步骤101、对nand闪存中包含的每一个块分别进行测试操作；
31.步骤102、根据测试操作获得的nand闪存的所有块的测试操作结果，确定nand闪存的可靠性信息；
32.其中，测试操作包括：擦除操作、写操作和读操作。
33.本发明实施例通过对nand闪存中包含的块进行测试操作的测试操作结果，实现了闪存的可靠性测试，在降低可靠性测试运算量的同时，提升了可靠性测试的稳定性。
34.在一种示例性实例中，本发明实施例对nand闪存中包含的每一个块，分别通过以下处理进行测试操作：
35.以当前进行测试操作的块的块编号作为擦除操作的地址，对块执行擦除操作；
36.对完成擦除操作的块，以块编号作为写操作的地址，对块执行写操作；
37.对完成写操作的块，以块编号作为读操作的地址，对块执行读操作。
38.在一种示例性实例中，对nand闪存中包含的每一个块分别进行测试操作之前，本发明实施例方法还包括：
39.对当前进行测试操作的块，以确定的擦除操作的地址作为地址字段，生成对块进行擦除操作的第一测试命令(cmd_1)；
40.以确定的写操作的地址作为地址字段，生成对块进行写操作的第二测试命令(cmd_2)；
41.以确定的读操作的地址作为地址字段，生成对块进行读操作的第三测试命令(cmd_3)。
42.在一种示例性实例中，本发明实施例测试操作结果包括：
43.每一个块完成擦除操作的第一时长信息；
44.每一个块完成写操作的第二时长信息；
45.每一个块进行读操作读出的数值信息。
46.在一种示例性实例中，本发明实施例读操作包括：
47.对每一个块，使用预先确定的2n 1个读取电压读块中的页；
48.其中，n为大于或等于1的整数。
49.在一种示例性实例中，本发明实施例读取电压根据nand闪存的阈值电压范围确定。
50.在一种示例性实例中，读取电压的个数根据可靠性测试的精度和耗时进行综合考虑，精度越高，n值越大，但耗时也会增加。在一种示例性实例中，2n 1可以是9～13范围内的一个奇数值。在一种示例性实例中，本发明实施例阈值电压范围为nand闪存的属性参数，可以通过nand闪存的相关参数确定。
51.在一种示例性实例中，本发明实施例确定nand闪存的可靠性信息，包括：
52.对测试操作结果进行数理统计，以确定可靠性信息。
53.在一种示例性实例中，本发明实施例对测试操作结果进行数理统计，包括：
54.对nand闪存的所有块的第一时长信息进行求方差计算，获得第一时长方差信息；
55.对nand闪存的所有块的第二时长信息进行求方差计算，获得第二时长方差信息；
56.对所有块的读操作读出的数值信息，统计值为1数的个数和值为0的数的个数，并
计算以预先确定的第m个读取电压读取所有块，通过读操作读出的数值信息中值为1数的个数减去值为0的数的个数的第一统计差值；
57.通过以下公式计算第一可靠性数值y1：y1＝a
11
*t
11
a
12
*t
12
a
13
*0_cnt a
14
*1_cnt a
15
*delta；
58.根据获得的第一可靠性数值y1与预先设定的一个以上第一可靠性等级相应的第一可靠性参考值区间，确定nand闪存的可靠性等级；
59.其中，a
11
、a
12
、a
13
、a
14
和a
15
为预先设定的常量，t
11
为第一时长方差信息，t
12
为第二时长方差信息，1_cnt为读出的数值信息中值为1数的个数，0_cnt为读出的数值信息中值为0数的个数，delta为第一统计差值，m取2n 1中的一个数值。
60.在一种示例性实例中，本发明实施例第m个读取电压为：将读取电压按照大小从1开始进行排序，第n 1个读取电压，即取所有读取电压的中间值读取电压。
61.在一种示例性实例中，本发明实施例对测试操作结果进行数理统计，包括：
62.对nand闪存的所有块的第一时长信息进行求平均计算，获得第一时长均值信息；
63.对nand闪存的所有块的第二时长信息进行求平均计算，获得第二时长均值信息；
64.对所有块的读操作读出的数值信息，统计值为1数的个数和值为0的数的个数，并计算以预先确定的第m个读取电压读取所有块，通过读操作读出的数值信息中值为1数的个数减去值为0的数的个数的第一统计差值；
65.通过以下公式计算第二可靠性数值y2：y2＝a
21
*t
21
a
22
*t
22
a
23
*0_cnt a
24
*1_cnt a
25
*delta；
66.根据获得的第二可靠性数值y2与预先设定的一个以上第二可靠性等级相应的第二可靠性参考值区间，确定nand闪存的可靠性等级；
67.其中，a
21
、a
22
、a
23
、a
24
和a
25
为预先设定的常量，t
21
为第一时长均值信息，t
22
为第二时长均值信息，1_cnt为读出的数值信息中值为1数的个数，0_cnt为读出的数值信息中值为0数的个数，delta为闪存的统计差值，m取2n 1中的一个数值。
68.在一种示例性实例中，本发明实施例第m个读取电压为：将读取电压按照大小从1开始进行排序，第n 1个读取电压，即取所有读取电压的中间值读取电压。在一种示例性实例中，本发明实施例对测试操作结果进行数理统计，包括：
69.对nand闪存的每一个块，通过以下公式计算每一个块相应的块可靠性参考值y3：y3＝a
31
*t
31
a
32
*t
32
a
33
*cnt_0 a
34
*cnt_1 a
35
*x；
70.对所有块的块可靠性参考值y3进行方差计算，获得第三可靠性数值；
71.根据获得的第三可靠性数值与预先设定的一个以上第三可靠性等级相应的第三可靠性参考值区间，确定nand闪存的可靠性等级；
72.其中，a
31
、a
32
、a
33
、a
34
和a
35
为预先设定的常量，t
31
为对块进行擦除操作的第一时长信息，t
32
为对块进行写操作的第二时长信息，cnt_1为对块进行读操作读出的数值信息中值为1数的个数，cnt_0为对块进行读操作读出的数值信息中值为0数的个数，x为对块中的页以预先确定的第m个读取电压进行读操作时，读出的数值信息中值为1数的个数减去值为0数的个数的第二统计差值，m取2n 1中的一个数值。
73.在一种示例性实例中，本发明实施例第m个读取电压为：将读取电压按照大小从1开始进行排序，第n 1个读取电压，即取所有读取电压的中间值读取电压。
74.在一种示例性实例中，本发明实施例第一可靠性等级相应的第一可靠性参考值区间的设置，可以由技术人员根据测试操作结果结合经验判定可靠性等级，并基于判定可靠性等级对应的可靠性数值，拟定各第一可靠性等级相应的第一可靠性参考值区间。同理，参照上述方法拟定各第二可靠性等级相应的第二可靠性参考值区间，参照上述方法拟定各第三可靠性等级相应的第三可靠性参考值区间。
75.在一种示例性实例中，本发明实施例可以采用相关技术中的数理统计方法进行可靠性信息的确定。
76.本发明实施例还提供一种计算机存储介质，计算机存储介质中存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述闪存的可靠性测试方法。
77.本发明实施例还提供一种终端，包括：存储器和处理器，存储器中保存有计算机程序；其中，
78.处理器被配置为执行存储器中的计算机程序；
79.计算机程序被处理器执行时实现如上述闪存的可靠性测试方法。
80.图2为本发明实施例闪存的可靠性测试装置的结构框图，如图2所示，包括：测试单元和确定单元；其中，
81.测试单元设置为：对nand闪存中包含的每一个块分别进行测试操作；
82.确定单元设置为：根据测试操作获得的nand闪存的所有块的测试操作结果，确定nand闪存的可靠性信息；
83.其中，测试操作包括：擦除操作、写操作和读操作。
84.本发明实施例通过对nand闪存中包含的块进行测试操作的测试操作结果，实现了闪存的可靠性测试，在降低可靠性测试运算量的同时，提升了可靠性测试的稳定性。
85.在一种示例性实例中，本发明实施例测试单元是设置为，对nand闪存中包含的每一个块，分别通过以下处理进行测试操作：
86.以当前进行测试操作的块的块编号作为擦除操作的地址，对块执行擦除操作；
87.对完成擦除操作的块，以块编号作为写操作的地址，对块执行写操作；
88.对完成写操作的块，以块编号作为读操作的地址，对块执行读操作。
89.在一种示例性实例中，本发明实施例测试单元还设置为：
90.对当前进行测试操作的块，以确定的擦除操作的地址作为地址字段，生成对块进行擦除操作的第一测试命令；
91.以确定的写操作的地址作为地址字段，生成对块进行写操作的第二测试命令；
92.以确定的读操作的地址作为地址字段，生成对块进行读操作的第三测试命令。
93.在一种示例性实例中，本发明实施例中的读取电压根据nand闪存的阈值电压范围确定。
94.在一种示例性实例中，本发明实施例中的测试操作结果包括：
95.每一个块完成擦除操作的第一时长信息；
96.每一个块完成写操作的第二时长信息；
97.每一个块进行读操作读出的数值信息。
98.在一种示例性实例中，本发明实施例读操作包括：
99.对每一个块，使用预先确定的2n 1个读取电压读块中的页；
100.其中，n为大于或等于1的整数。
101.在一种示例性实例中，本发明实施例确定单元是设置为：
102.对测试操作结果进行数理统计，以确定可靠性信息。
103.在一种示例性实例中，本发明实施例确定单元是设置为对测试操作结果进行数理统计，包括：
104.对nand闪存的所有块的第一时长信息进行求方差计算，获得第一时长方差信息；
105.对nand闪存的所有块的第二时长信息进行求方差计算，获得第二时长方差信息；
106.对所有块的读操作读出的数值信息，统计值为1数的个数和值为0的数的个数，并计算以预先确定的第m个读取电压读取所有块，通过读操作读出的数值信息中值为1数的个数减去值为0的数的个数的第一统计差值；
107.通过以下公式计算第一可靠性数值y1：y1＝a
11
*t
11
a
12
*t
12
a
13
*0_cnt a
14
*1_cnt a
15
*delta；
108.根据获得的第一可靠性数值y1与预先设定的一个以上第一可靠性等级相应的第一可靠性参考值区间，确定nand闪存的可靠性等级；
109.其中，a
11
、a
12
、a
13
、a
14
和a
15
为预先设定的常量，t
11
为第一时长方差信息，t
12
为第二时长方差信息，1_cnt为读出的数值信息中值为1数的个数，0_cnt为读出的数值信息中值为0数的个数，delta为第一统计差值，m取2n 1中的一个数值。
110.在一种示例性实例中，本发明实施例确定单元是设置为对测试操作结果进行数理统计，包括：
111.对nand闪存的所有块的第一时长信息进行求平均计算，获得第一时长均值信息；
112.对nand闪存的所有块的第二时长信息进行求平均计算，获得第二时长均值信息；
113.对所有块的读操作读出的数值信息，统计值为1数的个数和值为0的数的个数，并计算以预先确定的第m个读取电压读取所有块，通过读操作读出的数值信息中值为1数的个数减去值为0的数的个数的第一统计差值；
114.通过以下公式计算第二可靠性数值y2：y2＝a
21
*t
21
a
22
*t
22
a
23
*0_cnt a
24
*1_cnt a
25
*delta；
115.根据获得的第二可靠性数值y2与预先设定的一个以上第二可靠性等级相应的第二可靠性参考值区间，确定nand闪存的可靠性等级；
116.其中，a
21
、a
22
、a
23
、a
24
和a
25
为预先设定的常量，t
21
为第一时长均值信息，t
22
为第二时长均值信息，1_cnt为读出的数值信息中值为1数的个数，0_cnt为读出的数值信息中值为0数的个数，delta为闪存的统计差值，m取2n 1中的一个数值。
117.在一种示例性实例中，本发明实施例确定单元是设置为对测试操作结果进行数理统计，包括：
118.对nand闪存的每一个块，通过以下公式计算每一个块相应的块可靠性参考值y3：y3＝a
31
*t
31
a
32
*t
32
a
33
*cnt_0 a
34
*cnt_1 a
35
*x；
119.对所有块的块可靠性参考值y3进行方差计算，获得第三可靠性数值；
120.根据获得的第三可靠性数值与预先设定的一个以上第三可靠性等级相应的第三可靠性参考值区间，确定nand闪存的可靠性等级；
121.其中，a
31
、a
32
、a
33
、a
34
和a
35
为预先设定的常量，t
31
为对块进行擦除操作的第一时长
信息，t
32
为对块进行写操作的第二时长信息，cnt_1为对块进行读操作读出的数值信息中值为1数的个数，cnt_0为对块进行读操作读出的数值信息中值为0数的个数，x为对块中的页以预先确定的第m个读取电压进行读操作时，读出的数值信息中值为1数的个数减去值为0数的个数的第二统计差值，m取2n 1中的一个数值。
122.以下通过应用示例对本发明实施例进行简要说明，应用示例仅用于陈述本发明实施例，并不用于限定本发明的保护范围。
123.应用示例
124.nand闪存主要用于完成用户数据存储，nand闪存执行命令的基本单元是晶粒(die)，每个die由多个块(block)构成，每个block由多个页(page)构成，每个page大小是16千字节(kb)。闪存存储单元的读操作和写操作以page为基本单位。
125.图3为本发明应用示例系统的组成示意图，如图3所示，本应用示例可靠性测试装置可以是一台主机(也可以是上位机)，测试单元可以是与主机通过预先设定的通讯接口连接的控制器，通讯接口可以是usb、sata、pcie或者网口；上述控制器可以参照固态硬盘主控或内存硬盘主控设计，控制器与nand闪存连接，用于根据来自主机的对块进行擦除(erase)操作的第一测试命令、对块进行写(program)操作的第二测试命令和对块进行读(read)操作的第三测试命令，对nand闪存中包含的每一个块执行测试操作。
126.本应用示例基于nand闪存的工作原理，对每一个块，顺序执行擦除操作、写操作和读操作。
127.本应用示例闪存的可靠性测试方法，对nand闪存的块执行的测试操作包括：
128.步骤1、主机通过通讯接口发送第一测试命令到控制器；
129.步骤2、控制器根据第一测试命令对块执行擦除操作，记录第一时长信息；
130.步骤3、主机通过通讯接口发送第二测试命令到控制器；
131.步骤4、控制器根据第二测试命令对块执行写操作，记录第二时长信息；
132.在一种示例性实例中，本应用示例将写操作的数据作为第二测试命令的数据域添加到第二测试命令中。
133.步骤5、主机通过通讯接口发送第三测试命令到控制器；
134.步骤6、控制器根据第三测试命令对块执行读操作，记录读出的数值信息；
135.在一种示例性实例中，本应用示例在读操作的地址对应的块中，对与预先确定的每一个读取电压对应的页执行读操作；其中，读取电压根据nand闪存的阈值电压范围确定，图4为本发明应用实例读取电压的示意图，如图4所示，在阈值电压范围内，本应用示例根据可靠性测试的精度和耗时确定13个读取电压(v1～v13)，读取电压间隔相同，均匀分布在阈值电压范围内，通过确定的读取电压，本应用示例参照相关原理对块中的每一页，基于每一个读取电压执行读操作。在一种示例性实例中，本发明实施例在执行读操作之前，将读取电压和块编码作为第三测试命令的字段，生成第三测试命令。
136.本应用实例基于上述读操作，可以获得13笔16kb的，对应于每一页读操作的数值，根据nand闪存的基本存储原理，在图4中每一个读取电压对应的页中，小于读取电压的区域读出的值应为“1”，大于读取电压的区域读出的值应为“0”。
137.本应用示例基于上述操作可以获得nand闪存中包含的所有块的测试操作结果。对获得的测试操作结果进行数理统计，可以获得可靠性信息。根据nand闪存的工作原理，在第
二时长时间内，nand闪存需要完成上图阈值电压范围的写操作，并且0_cnt和1_cnt的值需要尽可能小；delta或x也越小越好；对擦除操作的第一时长，也需要尽可能小。
138.本应用示例根据nand flash的数据存储原理，只需要进行少量的读写操作，通过极少的数理统计计算，就能够完成对闪存可靠性的评估。用户可以根据评估结果选择可靠性好的闪存，写入用户数据，以此来保证存储到闪存中用户数据的正确性。可靠性测试实现简单、不依赖统计模型、效率高，且准确度高。
139.本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。