SSD纠错算法的前世今生纠错码（ECC）是在传输过程中发生错误后，在接收端可以发现并纠正的代码。早期广泛应用于通信领域。发送端完成数据编码，接收端完成数据解码，保证数据的可靠传输。NANDFlash作为一种应用广泛的存储介质，容易受到PE数量、数据存储时间、温度、单元间干扰等因素的影响。数据写入和读出后不能保证绝对正确。因此，数据处理需要ECC算法。恢复。在2DNANDFlash时代，SSD控制器普遍采用BCH编码来保护数据的正确性。BCH的几个特点1、对于固定的码长和码率，有一组固定的生成多项式和校验多项式，不需要单独设计；2、有比较固定的编解码算法；3、当错误数据个数小于指定值时，可100%恢复数据；当数据错误数大于指定值时，100%的数据无法恢复；4、BCH编码只能接收硬信息，即一个有效数据只能用1比特表示；但随着3DNANDFlash技术的逐渐成熟，3DNANDFlash表现出了更好的可靠性。因此，原本采用2DMLC的产品纷纷改用3DTLC（可靠性比较：2DMLC>3DTLC>2DTLC），这对SSD主控的ECC编码提出了更高的要求。因此，纠错能力更强的产品越来越多地采用低密度奇偶校验编码（LowDensityParityCheck，LDPC）。LDPC与BCH相比有以下特点：1.对于固定的码长和码率，需要分别设计用于编解码的矩阵（通常称为奇偶校验矩阵）；2.解码算法很多，但是最好的纠错算法计算复杂度太高，无法硬件化。需要平衡算法的特性和译码精度来简化算法；3、可以接收软信息（即一个有效数据可以用多个比特表示），这是LDPC取代BCH的主要原因；4、解码成功与否没有绝对的限制，即在只有几位错误的情况下纠错可能不成功，但200位错误的数据解码可以顺利完成；5、在码率相同的情况下，码长越长，纠错能力越强；详细解释以上五个特点：1、低密度奇偶校验码的低密度是指其奇偶校验矩阵的稀疏性（只有“0”元素和“1”元素矩阵，“1”的比例"元素非常低）。LDPC编码和解码都可以使用奇偶校验矩阵，矩阵的低密度意味着编码和解码算法的复杂度和计算量低。对于固定码长和码率的LDPC码，奇偶校验矩阵有很多种，但是设计一个计算量小、复杂度低、纠错能力强的奇偶校验矩阵成为LDPC码应用中的难点。LDPC校验矩阵H2.RobertGallager的麻省理工学院1963年在其博士论文中提出LDPC码，但因其译码算法复杂，不易实现，一直没有得到广泛应用。1981年，Tanner提出了concept使用图模型来描述码字，使得LDPC码的奇偶校验矩阵对应于称为Tanner图的双向图。使用Tanner图构造的LDPC码可以通过并行解码得到显着改进。降低解码复杂度。奇偶校验矩阵H对应的Tanner此后，出现了越来越多的LDPC译码算法，其中表现最好的是BitFlippingAlgorithm和Min-SumAlgorithm。同时，在上述两种纠错算法的基础上还有很多变种算法，以较小的代价提高译码精度。下图描述了编码数据位“1101”在信道传输后变为“1001”后接收端的bit-flip解码过程。一次迭代后，错误的位被纠正。3、软信息是用多个比特来表示一个比特的值，相当于置信度可以用多个比特的精度来表示一条信息。用硬信息来表示一条消息，只有“0”或“1”。软信息更准确地表达了一条信息的置信度，软信息可以用“0.1”、“0.4”、“0.65”、“0.99”等方式表示。有了软信息，解码器可以在相同的比特率下纠正更多的错误。但存储不同于通信领域，从内存中读取的数据只能是0或1。因此，软信息的获取只能通过改变内存读取方式和多次读取来获取。多次阅读相同的信息，必然会导致阅读成绩的下降。因此，在SSD控制器上，应尽可能降低使用软信息进行解码的概率。4.LDPC是一种概率解码算法。在不同的误码率下都有一个译码成功的概率，这个概率有一个明显的特征。当待解码数据的错误率较低时，LDPC解码失败概率很低，可低至1E-15，但很难做到零失败。主要原因是每个矩阵都有一个陷阱集。当trapset包含的位置点发生数据错误时，LDPC无法解码成功。随着错误率的逐渐增加，解码失败概率迅速增加，接近100%失败。5、对于BCH和LDPC，在相同码率下，码长越长，纠错能力越强。针对市面上流行的3DTLCFlash的页面大小（页面大小决定了纠错算法的码率），我们对比了2KB/4KBBCH和2KB/4KBLDPC硬判决解码的纠错能力。当码长增加时，在相同译码算法、相同码率下，纠错能力提升近50%。长码长ECC算法的应用更好的提高了纠错算法的能力，延迟了SSD主控使能LDPC软判决解码的使用，降低了软判决解码的负面影响（在性能和性能方面）能量消耗）。总结：数据正确性是SSD最基本的要求，纠错码保证了数据的万无一失。随着更多新的Flash结构的出现，纠错编码算法也在逐步演进。LDPC算法最大限度的保证了数据的正确性。而且随着越来越多的SSD主控使用4KBLDPC，SSD的寿命也得到了更好的延长。
