[發(fā)明專利]一種提升SSD工作溫度范圍的方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711463622.8
• 申請(qǐng)日: 2017-12-28
• 公開（公告）號(hào): CN108052414B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 易小洪;彭鵬;姜黎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南國(guó)科微電子股份有限公司
• 主分類號(hào): G06F11/10
• 分類號(hào): G06F11/10
• 代理公司: 北京弘權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11363
• 代理人: 逯長(zhǎng)明;許偉群

本申請(qǐng)公開了一種提升SSD工作溫度范圍的方法及系統(tǒng)，首先獲取待寫入的數(shù)據(jù)和SSD的工作環(huán)境溫度，然后將SSD的工作環(huán)境溫度與預(yù)設(shè)溫度范圍比較，根據(jù)比較結(jié)果，將待寫入的數(shù)據(jù)寫入SSD的NAND FLASH中，讀取NAND FLASH中的存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，最后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)糾錯(cuò)操作，并且選擇合適的數(shù)據(jù)復(fù)讀策略對(duì)糾錯(cuò)未成功的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)復(fù)讀操作，減少數(shù)據(jù)糾錯(cuò)的次數(shù)。本申請(qǐng)實(shí)施例中的方法及系統(tǒng)，可以較精確預(yù)估溫度對(duì)NAND FLASH存儲(chǔ)單元的閾值電壓的影響，從而選擇最合適的數(shù)據(jù)復(fù)讀操作糾錯(cuò)方案，快速完成數(shù)據(jù)糾錯(cuò)，減少用戶對(duì)性能感知的影響，使NAND FLASH可以工作在更大范圍的工作溫度，從而提升SSD的整體工作溫度。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種提升SSD工作溫度范圍的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

SSD(Solid State Disk，固態(tài)硬盤)是用固態(tài)電子存儲(chǔ)芯片為存儲(chǔ)介質(zhì)的硬盤，由控制器單元和存儲(chǔ)單元組成。存儲(chǔ)單元中NAND FLASH為使用最為廣泛的存儲(chǔ)介質(zhì)。通常SSD控制器芯片工作溫度可以達(dá)到-40度～85度或甚至更高的工作溫度范圍；而NANDFLASH芯片由于工藝制程不斷演進(jìn)和更新，目前最新的3D制程N(yùn)AND FLASH工作溫度范圍只有0～70度。而組成SSD的其他無源器件(如：電阻、電容、晶體等)和有源器件(電源芯片、傳感器芯片)基本都可以滿足-40度～85度及以上溫度范圍，所以NAND FLASH的工作溫度范圍已成為SSD適應(yīng)更寬溫度場(chǎng)景的瓶頸，比如：在工業(yè)級(jí)應(yīng)用場(chǎng)景和在軍民融合應(yīng)用場(chǎng)景中。

NAND FLASH的工作溫度對(duì)NAND FLASH的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的性能影響較大，因?yàn)?，在低溫條件下，本征半導(dǎo)體由于電子獲取外部熱能太少，較難擺脫原子核束縛，本征載流子非常少，半導(dǎo)體主要依靠摻雜的雜質(zhì)電離提供載流子，半導(dǎo)體通流能力差；高溫條件，由于半導(dǎo)體雜質(zhì)受溫度影響，雜質(zhì)基本全部電離，雜質(zhì)載流子顯著增加。而本征半導(dǎo)體受溫度影響，電子獲取外部溫度能量，隨溫度增加快速脫離原子核束縛，形成載流子；高溫條件下半導(dǎo)體通流能力顯著增加；所以，半導(dǎo)體材質(zhì)的溫度特質(zhì)為：隨溫度增加電阻越小，通過電流能力越強(qiáng)；NAND FLASH存儲(chǔ)數(shù)據(jù)原理是依靠的浮柵場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu)在浮柵中充入一定電荷后，外部柵極未接入電壓也能依靠浮柵電荷與源極形成電壓差，使漏極呈現(xiàn)不同電平，以不同電平來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。因浮柵充電電荷數(shù)量完全由源極流向漏極的電流和充電時(shí)間決定的，而溫度又影響了半導(dǎo)體材質(zhì)的通流能力，所以溫度將影響NANDFLASH浮柵的充電電荷數(shù)，呈現(xiàn)充電溫度越低，浮柵充電電荷數(shù)越少，在數(shù)據(jù)讀取時(shí)柵極與源極電壓越低，漏極導(dǎo)通電阻偏大，漏極電壓越高；充電溫度越高，浮柵充電電荷數(shù)越多，在數(shù)據(jù)讀取時(shí)柵極與源極電壓越高，漏極導(dǎo)通電阻偏小，漏極電壓越低；并且在相同的浮柵電荷數(shù)，漏極與源極之間的電壓也會(huì)隨溫度而變化，工作溫度越低，漏極和源極之間電流越少，電阻越大，漏極電壓越高；工作溫度越高，漏極和源極之間電流越大，電阻越小，漏極電壓越低；所以，在NAND FLASH數(shù)據(jù)寫入和數(shù)據(jù)讀取時(shí)溫度都將影響Cell漏極電壓，Cell的漏極電壓與常溫條件相比發(fā)生偏移，在高溫下漏極電壓偏低，在低溫下漏極電壓偏高。

目前，為生產(chǎn)滿足-40度～85度工作溫度的工業(yè)等級(jí)SSD，行業(yè)通常做法主要包括兩種：一種是使用老制程的2D NAND FLASH，并且NAND FLASH規(guī)格支持-40～85度工作溫度，這種方法主要用于工業(yè)溫度等級(jí)的盤片生產(chǎn)；另一種是使用普通消費(fèi)級(jí)0～70度工作溫度的顆粒，SSD生產(chǎn)測(cè)試使用高低溫環(huán)境試驗(yàn)進(jìn)行篩選，運(yùn)行業(yè)務(wù)讀寫，篩選滿足溫度要求的顆粒和盤片。