[發明專利]多層存儲塊兼具單層存儲塊性能的方法

在審

• 申請號: 201410065882.X
• 申請日: 2014-02-26
• 公開（公告）號: CN103870214A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 李修錄
• 申請（專利權）人: 深圳市安信達存儲技術有限公司
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06;G06F12/02
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 孫偉

技術領域

本發明涉及計算機技術，特別涉及計算機存儲設備的改進技術。

背景技術

目前計算機存儲設備的存儲方式主要有三種：單層的SLC，速度快、耐用性好，但是成本高、容量小，多用在企業級產品中；多層的MLC，成本低，容量大，但是速度慢、耐用性一般，是消費級固態硬盤的主力；三層的TLC，成本最低廉，但是耐用性最差，常用于入門級低價產品。

SLC（如圖1所示）全稱單層式儲存?(Single?Level?Cell），是指一個Block（塊，Flash的基本存儲單元，也可稱為Cell）只有兩種電荷值，高低不同的電荷值表明0或者1，因為只需要一組高低電壓就可以區分出0或者1信號，所以SLC最大的驅動電壓可以做到很低，SLC因為結構簡單，在寫入數據時電壓變化的區間小，所以壽命較長，傳統的SLC?Flash可以經受10萬次的讀寫，因此出現壞Block的幾率較小，因為存儲結構非常簡單，一組電壓即可驅動，所以其速度表現更好，目前所有的超高速卡都采用SLC類型的Flash芯片。不過這種一個Block只存儲一組數據的模式無法在相同的晶圓面積上實現較高的存儲密度，所以只能在工藝制程方面努力進步，才能滿足用戶在容量方面的要求。

MLC（如圖2所示）全稱多層式儲存（Multi?Leveled?Cell），是那種充分利用Block的技術，它采用較高的電壓驅動，通過不同級別的電壓在一個Block中記錄兩組位信息（00、01、11、10），這樣就可以將原本SLC的記錄密度理論提升一倍，這對于曾經工藝制程遇到瓶頸的NAND?Flash而言，是非常好的消息。不過MLC除了同制程、同晶圓面積時理論大一倍的記錄空間外，存在一些先天的弊端，比如說電壓區間更小，Flash就需要更多的CRC校驗空間，這會大概占據Block中10%的空間，因此實際使用中同制程同晶圓面積的MLC的容量不到SLC的一倍。因為電壓變化更頻繁，所以MLC技術的Flash在壽命方面遠劣于SLC，官方給出的可擦寫次數僅為1萬次，也就是說一張512MB的USB閃存盤，你寫入512MB的數據1萬次（理想狀態），它就完蛋了，這可能是MLC最要命的一個缺點。MLC技術的Flash還有一個缺點，它的讀寫速度先天不如SLC，一個Block存儲兩組位數據，自然需要更長的時間，這里面還有電壓控制、CRC寫入方式等因素需要考慮。綜合而言，SLC在壽命和性能方面擁有獨特的優勢，不過需要更好的工藝制程才能擁有較大的容量。而MLC雖然在容量方面有先天的優勢，但在速度和壽命方面存在先天的不足。

TLC?全稱（Trinary-Level?Cell）即3bit/cell，也有Flash廠家叫8LC，速度慢壽命短，價格便宜，約500次擦寫壽命，目前還沒有廠家能做到1000次，TLC目前較多使用在要求不高的USB?存儲卡低端產品，這里就多做介紹了。

MLC是低成本解決方案，而SLC高性能高成本的代表者，兩者的性能（尤其是隨機寫入方面）、讀寫壽命都存在很大差異，做一顆16GB?SLC=一顆32GB?MLC=一顆48GB?TLC。從上述各種存儲塊的工作原理以及其性能方面的比較可以看出來，各種存儲塊都具有自己的優勢和缺陷，如果能夠使MLC具有SLC的高性能，將是非常理想的存儲方式。

發明內容

本發明提供一種多層存儲塊兼具單層存儲塊性能的方法，采用改變傳統MLC的硬件條件及其寫入方法，使其兼具SLC的寫入性能，解決現有技術中SLC存儲容量有限的技術問題。

本發明設計的方案采取以下方法解決上述問題：在每個存儲單位上僅設置“0”和“1”兩個電位；模擬單層存儲塊的寫入方式將數據寫入多層存儲塊內，模擬單層存儲塊寫入方式是采用獨立內置固件的形式完成的，而所述內置固件采用TurboMLC技術將每單位存儲2比特位改為每單位存儲1比特位。

本發明采用上述的技術方案，可以使MLC具有SLC高效的寫入性能，并且還具有SLC穩定性好以及壽命長的特點。

附圖說明

圖1是SLC存儲方式的示意圖。?圖2是MLC存儲方式的示意圖。?圖3是本發明TurboMLC的示意圖。?圖4是本發明存儲設備的工作原理示意圖。

具體實施方式

結合上述附圖3和附圖4說明本發明的具體實施例。