专利名称:一种固态硬盘及闪存芯片的制作方法
技术领域:
本实用新型涉及存储技术领域,尤其涉及一种固态硬盘及闪存芯片。
背景技术:
固态硬盘(Solid State Disk, SSD)作为新一代的存储介质,具有高性能、低功耗等特点,但其自身特性导致寿命有限,成为SSD普及的一大短板。SSD的读写是以页为单位,擦除以块为单位(闪存芯片由若干个块组成,每个块由若干个页组成,每个块至少包括一个页),由于SSD对一个块进行写入前需要擦除的特性,使得在SSD的使用损耗中,坏块数会越来越多。即便再好的磨损均衡算法,也无法从根本上解决坏块日渐增多的情况。因此,对坏块的统计和管理非常重要,对坏块进行读写操作会影响IO性能,严重时将导致数据丢失。现有的对SSD坏块统计的处理方案分为以下两种情况:1、在闪存中实现。即坏块统计直接保存在闪存中,比如闪存的第一个块中的前几个页用来保存当前SSD的坏块情况。坏块情况包括,当前总的坏块数量,每个坏块的地址等,这些坏块信息由闪存控制器通过FTL (Flash Translate Layer,闪存转换层)来管理和更新。当用户对闪存做Erase (擦除)操作时,闪存上的数据被全部擦除掉,带来的后果就是FTL完全不知道闪存上哪些是坏块了,之后用户的写操作将可能被FTL映射到坏块地址上,导致写操作失败,或是写入数据丢失。当然,闪存厂商也可以将保存坏块的那一片存储空间做一些处理,就如USB —样,用户是不能对其进行写操作,或Erase操作,这样也就避免了坏块信息的丢失。但是,控制器在不断更新坏块统计的过程中,即不断地进行写操作过程中,也有可能导致这块空间本身变成坏块。2、在EEPROM中实现。即坏块也可以由SSD驱动层做一份实时备份,通过驱动层中EEPROM访问接口保存在SSD总线适配器的EEPROM中,这样即使闪存中的坏块信息丢失了,也能从总线适配器的EEPROM中读取出来。以上两种方案,都可以视为是用软件的方式去管理坏块。因为,对坏块的标识都是通过软件去进行记录,比如,当控制器将好块标识为“00”,将使用过程中产生的坏块标识为“01”,将出厂坏块(即未使用前就已经是坏块)标识为“11”。用软件记录的方式是存在风险的,因为在Flash介质上做写操作错误率很高,通常都依赖ECC纠正编码。因此,同样的风险也可能出现在读取坏块标识过程中。综上可知,现有固态硬盘及闪存芯片在实际使用上显然存在不便与缺陷,所以有必要加以改进。
实用新型内容针对上述的缺陷,本实用新型的目的在于提供一种固态硬盘及闪存芯片,其能使固态硬盘的坏块信息不会丢失,提高了数据的安全性,增强了固态硬盘的可靠性,提高了固态硬盘的数据存取效率。[0009]为了实现上述目的,本实用新型提供一种固态硬盘,包括闪存控制器以及与所述闪存控制器连接的多个闪存芯片,所述闪存芯片包括多个闪存块、坏块检测逻辑电路以及用于记录所述闪存芯片坏块状态的非易失性寄存器,所述坏块检测逻辑电路与所述多个闪存块以及所述非易失性寄存器电连接,所述非易失性寄存器还与所述闪存控制器电连接。根据本实用新型的固态硬盘,所述非易失性寄存器为EEPROM或非易失性RAM。根据本实用新型的固态硬盘,坏块检测逻辑电路包括用于检测所述多个闪存块坏块状态的检测模块以及用于将所述坏块状态写入所述非易失性寄存器的写数据模块,所述检测模块与所述写数据模块电连接,且所述检测模块与所述多个闪存块电连接,所述写数据模块与所述非易失性寄存器电连接。根据本实用新型的固态硬盘,所述非易失性寄存器的存储位数与所述闪存芯片内的闪存块数量相等。本实用新型相应提供一种闪存芯片,用于固态硬盘,所述固态硬盘包括与所述闪存芯片连接的闪存控制器,所述闪存芯片包括多个闪存块、坏块检测逻辑电路以及用于记录所述闪存芯片坏块状态的非易失性寄存器,所述坏块检测逻辑电路与所述多个闪存块以及所述非易失性寄存器电连接,所述非易失性寄存器还与所述闪存控制器电连接。根据本实用新型的闪存芯片,所述非易失性寄存器为EEPROM或非易失性RAM。根据本实用新型的闪存芯片,坏块检测逻辑电路包括用于检测所述多个闪存块坏块状态的检测模块以及用于将所述坏块状态写入所述非易失性寄存器的写数据模块,所述检测模块与所述写数据模块电连接,且所述检测模块与所述多个闪存块电连接,所述写数据模块与所述非易失性寄存器电连接。根据本实用新型的闪存芯片,所述非易失性寄存器的存储位数与所述闪存芯片内的闪存块数量相等。本实用新型一种固态硬盘,包括闪存控制器以及多个闪存芯片,闪存芯片包括多个闪存块、坏块检测逻辑电路以及用于记录闪存芯片坏块状态的非易失性寄存器,坏块检测逻辑电路与所述多个闪存块以及非易失性寄存器电连接,非易失性寄存器还与闪存控制器电连接。通过在闪存芯片中增加一个非易失性寄存器,将固态硬盘的坏块信息保存在该寄存器中,这样当用户对固态硬盘进行擦除操作时,固态硬盘的坏块信息也不会丢失,有效地提高了数据的安全性,增强了固态硬盘的可靠性;在闪存芯片内部增加一个逻辑电路,专用于检测当前闪存芯片中所有块的功能好坏,减轻了闪存控制器的工作负荷,提高固态硬盘的数据存取效率;并且以硬件方式实现对坏块的统计和管理,避免了软件方式的不稳定因素。
图1是本实用新型固态硬盘的结构原理图;图2是本实用新型固态硬盘进行坏块管理一种实施例的示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,
以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。如图1所示,本发明一种固态硬盘100,包括闪存控制器10以及与闪存控制器10连接的多个闪存芯片20,在图1中由于要表示闪存芯片20的内部结构,因此仅示意出I个闪存芯片20。闪存芯片20包括多个闪存块21、坏块检测逻辑电路22以及用于记录闪存芯片20坏块状态的非易失性寄存器23,坏块检测逻辑电路22与多个闪存块21以及非易失性寄存器23电连接,非易失性寄存器23还与闪存控制器10电连接。优选的是,非易失性寄存器23为EEPROM或非易失性RAM。当固态硬盘100工作时,通过坏块检测逻辑电路22来检测多个闪存块21的坏块状态,并将坏块状态发给非易失性寄存器23进行保存,该坏块检测逻辑电路22实时更新当前的坏块状态,闪存控制器10可以从该非易失性寄存器23读取闪存芯片20的坏块状态,但闪存控制器10不能对该非易失性寄存器23进行写操作。本实用新型通过在闪存芯片20中增加一个非易失性寄存器23,将固态硬盘100的坏块信息保存在该寄存器中,这样当用户对固态硬盘100进行擦除操作时,固态硬盘100的坏块信息也不会丢失,有效地提高了数据的安全性,增强了固态硬盘的可靠性;在闪存芯片20内部增加一个逻辑电路,专用于检测当前闪存芯片20中所有块的功能好坏,减轻了闪存控制器10的工作负荷,提高固态硬盘100的数据存取效率;并且以硬件方式实现对坏块的统计和管理,避免了软件方式的不稳定因素。优选的是,坏块检测逻辑电路22包括用于检测多个闪存块21坏块状态的检测模块221以及用于将坏块状态写入非易失性寄存器23的写数据模块222,检测模块221与写数据模块222电连接,且检测模块221与多个闪存块21电连接,写数据模块222与非易失性寄存器23电连接。下面结合图2对固态硬盘的坏块管理原理进行说明,在图2中,一块闪存芯片20上一共有N个块,Flash block I Flash block N,坏块检测逻辑电路22与该N个块分别连接,检测该N个块的坏块状态;坏块检测逻辑电路22将坏块状态写入至非易失性寄存器23进行保存,闪存控制器10从非易失性寄存器23读取闪存芯片20的坏块状态。具体的,例如,一块闪存芯片20上一共有1024个块,计算坏块的坏块检测逻辑电路22发现了 3个坏块,分别是block33、block360和block770。该非易失性寄存器23是1024位的,1024个bit分别对应Flash上的1024个块。也即,非易失性寄存器23的存储位数与闪存芯片20内的闪存块21数量相等。如果对应的块是好块则标识为“1”,如果为坏块则标识为“0”,发现坏块时由逻辑电路对这个非易失性寄存器23进行写“O”。由于坏块信息保存在非易失性寄存器23中,当闪存控制器10对闪存芯片20进行擦除操作时,也不会对非易失性寄存器23中的坏块信息造成影响。用户对固态旖旎光盘全盘进行擦除操作,坏块信息也不会丢失。本实用新型相应提供一种闪存芯片20,用于固态硬盘100,固态硬盘10包括与闪存芯片20连接的闪存控制器10,闪存芯片20包括多个闪存块21、坏块检测逻辑电路22以及用于记录闪存芯片20坏块状态的非易失性寄存器23,坏块检测逻辑电路22与多个闪存块21以及非易失性寄存器23电连接,非易失性寄存器23还与闪存控制器10电连接。闪存芯片20以及固态硬盘100的具体结构已在上文做详细描述,故在此不再赘述。综上所述,本实用新型一种固态硬盘,包括闪存控制器以及多个闪存芯片,闪存芯片包括多个闪存块、坏块检测逻辑电路以及用于记录闪存芯片坏块状态的非易失性寄存器,坏块检测逻辑电路与所述多个闪存块以及非易失性寄存器电连接,非易失性寄存器还与闪存控制器电连接。通过在闪存芯片中增加一个非易失性寄存器,将固态硬盘的坏块信息保存在该寄存器中,这样当用户对固态硬盘进行擦除操作时,固态硬盘的坏块信息也不会丢失,有效地提高了数据的安全性,增强了固态硬盘的可靠性;在闪存芯片内部增加一个逻辑电路,专用于检测当前闪存芯片中所有块的功能好坏,减轻了闪存控制器的工作负荷,提高固态硬盘的数据存取效率;并且以硬件方式实现对坏块的统计和管理,避免了软件方式的不稳定因素。当然,本实用新型还可有其它多种实施例,在不背离本实用新型精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
权利要求1.一种固态硬盘,其特征在于,包括闪存控制器以及与所述闪存控制器连接的多个闪存芯片,所述闪存芯片包括多个闪存块、坏块检测逻辑电路以及用于记录所述闪存芯片坏块状态的非易失性寄存器,所述坏块检测逻辑电路与所述多个闪存块以及所述非易失性寄存器电连接,所述非易失性寄存器还与所述闪存控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的固态硬盘,其特征在于,所述非易失性寄存器为EEPROM或非易失性RAM。
3.根据权利要求1所述的固态硬盘,其特征在于,坏块检测逻辑电路包括用于检测所述多个闪存块坏块状态的检测模块以及用于将所述坏块状态写入所述非易失性寄存器的写数据模块,所述检测模块与所述写数据模块电连接,且所述检测模块与所述多个闪存块电连接,所述写数据模块与所述非易失性寄存器电连接。
4.根据权利要求1所述的固态硬盘,其特征在于,所述非易失性寄存器的存储位数与所述闪存芯片内的闪存块数量相等。
5.一种闪存芯片,用于固态硬盘,所述固态硬盘包括与所述闪存芯片连接的闪存控制器,其特征在于,所述闪存芯片包括多个闪存块、坏块检测逻辑电路以及用于记录所述闪存芯片坏块状态的非易失性寄存器,所述坏块检测逻辑电路与所述多个闪存块以及所述非易失性寄存器电连接,所述非易失性寄存器还与所述闪存控制器电连接。
6.根据权利要求5所述的闪存芯片,其特征在于,所述非易失性寄存器为EEPROM或非易失性RAM。
7.根据权利要求5所述的闪存芯片,其特征在于,坏块检测逻辑电路包括用于检测所述多个闪存块坏块状态的检测模块以及用于将所述坏块状态写入所述非易失性寄存器的写数据模块,所述检测模块与所述写数据模块电连接,且所述检测模块与所述多个闪存块电连接,所述写数据模块与所述非易失性寄存器电连接。
8.根据权利要求5所述的闪存芯片,其特征在于,所述非易失性寄存器的存储位数与所述闪存芯片内的闪存块数量相等。
专利摘要本实用新型适用于存储技术领域,提供了一种固态硬盘及闪存芯片,固态硬盘包括闪存控制器以及与所述闪存控制器连接的多个闪存芯片,闪存芯片包括多个闪存块、坏块检测逻辑电路以及用于记录闪存芯片坏块状态的非易失性寄存器,坏块检测逻辑电路与多个闪存块以及非易失性寄存器电连接,非易失性寄存器还与闪存控制器电连接。借此,本实用新型能使固态硬盘的坏块信息不会丢失,提高了数据的安全性,增强了固态硬盘的可靠性,提高了固态硬盘的数据存取效率。
文档编号G06F11/16GK202976062SQ20122060970
公开日2013年6月5日 申请日期2012年11月16日 优先权日2012年11月16日
发明者李晨 申请人:记忆科技(深圳)有限公司