Ultra MMI : an LDPC decoder that doubles throughput at end-of-life

Ultra MMI LDPC 解码器：提升端末生命周期吞吐量

1. LDPC 在 NAND 闪存中的应用

• LDPC 码用于提升 NAND 闪存可靠性，支持 2K/4K TLC/QLC，2018 年扩展企业级可靠性，2019 年推出 ultra MMI & Fast N4 技术。
• 2017 年 Genuine 4KB LDPC 编码器/解码器面积提升 1.27x 和 1.23x。

2. LDPC 解码流程

• 解码流程包括硬解码（绿模式/常规）、软解码（1sign/1soft/2soft）、自动切换等模式。
• 内存访问和计算策略优化以降低延迟和功耗。

3. 性能分析

• UBER/RBER 性能：Ultra MMI 在 0.6% RBER 下吞吐量提升 445%（从 0.466 字节/周期到 2.539 字节/周期）。
• 解码延迟：Fast N4 模式延迟更低，端末吞吐量提升 9.7%。
• 功耗与面积：4th gen Green Mode 面积几乎不变，峰值功耗降低 15~20%；5th gen Fast N4 进一步优化。

4. Green Mode 进化

• 2nd-4th gen Green Mode：吞吐量持续提升，4th gen ultra MMI 通过零面积增量实现 192% 吞吐量增长。
• 5th gen Fast N4：软解码优化，吞吐量提升 11%，编程时间缩短 20%，支持突发写入加速。

5. 用户体验与设计

• 生命周期表现：端末吞吐量在生命周期内保持稳定，仅软解码时偶有延迟。
• 编程时间优化：Fast N4 模式编程时间缩短 20%，支持 P/E 控制和突发写入。

6. 关键数据

• 吞吐量对比：4th gen Green Mode vs. 5th gen Fast N4，NAND 吞吐量提升 9.7%。
• 功耗对比：4th gen 峰值功耗降低 15~20%，5th gen 进一步优化。
• 面积对比：4th gen 面积增量 0.69%，5th gen 无变化。

7. 结论

Ultra MMI 技术通过迭代优化（Green Mode -> Fast N4）显著提升 LDPC 解码器性能，在端末生命周期内实现吞吐量翻倍（445%），同时降低功耗和延迟，支持 QLC 和突发写入场景。