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存儲器系統.pdf

關 鍵 詞:
存儲器 系統
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摘要
申請專利號:

CN201310068682.5

申請日:

2013.03.05

公開號:

CN103678188A

公開日:

2014.03.26

當前法律狀態:

撤回

有效性:

無權

法律詳情: 發明專利申請公布后的視為撤回IPC(主分類):G06F 13/16申請公布日:20140326|||實質審查的生效IPC(主分類):G06F 13/16申請日:20130305|||公開
IPC分類號: G06F13/16 主分類號: G06F13/16
申請人: 株式會社 東芝
發明人: 松永直記
地址: 日本東京都
優先權: 2012.09.06 JP 196157/2012
專利代理機構: 北京市中咨律師事務所 11247 代理人: 劉薇;陳海紅
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201310068682.5

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2016.12.28|||2014.04.23|||2014.03.26

法律狀態類型:

發明專利申請公布后的視為撤回|||實質審查的生效|||公開

摘要

提供一種很難受到來自存儲器控制器的熱的影響的存儲器系統。實施方式的存儲器系統具備多個非易失性存儲器芯片和基于固件控制上述非易失性存儲器芯片的存儲器控制器。上述固件被寫入在距離上述存儲器控制器最遠處配置的上述非易失性存儲器芯片中。

權利要求書

權利要求書
1.  一種存儲器系統,包括:
多個非易失性存儲器芯片;以及
存儲器控制器,其基于固件控制上述非易失性存儲器芯片;
其特征在于,
上述固件被寫入在距離上述存儲器控制器最遠處配置的上述非易失性存儲器芯片中。

2.  根據權利要求1所述的存儲器系統,其特征在于,
包含表示主機指定的邏輯地址與在上述非易失性存儲器芯片上的物理地址的對應的變換表的管理數據也被寫入在距離上述存儲器控制器最遠處配置的上述非易失性存儲器芯片中。

3.  一種存儲器系統,包括:
多個非易失性存儲器芯片;以及
存儲器控制器,其具有寫入芯片決定部和寫入方式決定部;
其特征在于,
當上述寫入芯片決定部決定了向在距離上述存儲器控制器最近處配置的上述非易失性存儲器芯片寫入時,上述寫入方式決定部以2值記錄方式執行寫入;
當上述寫入芯片決定部決定了向在距離上述存儲器控制器最遠處配置的上述非易失性存儲器芯片寫入時,上述寫入方式決定部以大于等于3值的多值記錄方式執行寫入。

4.  一種存儲器系統,包括:
多個非易失性存儲器芯片;以及
存儲器控制器,其具有寫入芯片決定部和寫入方式決定部;
其特征在于,
當上述寫入芯片決定部決定了向與上述存儲器控制器的距離小于等于 預定值的上述非易失性存儲器芯片寫入時,上述寫入方式決定部以2值記錄方式執行寫入;
當上述寫入芯片決定部決定了向與上述存儲器控制器的距離比預定值大的上述非易失性存儲器芯片寫入時,上述寫入方式決定部以大于等于3值的多值記錄方式執行寫入。

5.  一種存儲器系統,包括:
多個非易失性存儲器芯片;
存儲器控制器,其具有損耗平衡控制部;以及
存儲器,其管理對與上述存儲器控制器的距離越近的上述非易失性存儲器芯片分配值越大的權重系數的權重系數表和每一個上述非易失性存儲器芯片的改寫次數計數器;
其特征在于,
上述存儲器控制器在向上述非易失性存儲器芯片的寫入發生時將該非易失性存儲器芯片的上述改寫次數計數器只計數增加分配給該非易失性存儲器芯片的權重系數,上述損耗平衡控制部選擇寫入目的地的上述非易失性存儲器芯片,以使得每一個上述非易失性存儲器芯片的改寫次數計數器的改寫次數平均化。

說明書

說明書存儲器系統
相關申請
本申請以日本專利申請2012-196157(申請日:2012年9月6日)為基礎,并享受其優先權。本申請通過參考該日本專利申請而包含該日本專利申請的全部內容。
技術領域
本發明的實施方式涉及存儲器系統。
背景技術
隨著非易失性半導體存儲裝置的高速化,這種裝置上的零件有發熱、消耗電力增加的趨勢。進一步地,隨著這種裝置的小型化,即使是同樣的熱量,也由于設備的小型化,與以前相比,零件間的距離縮短,因此,如果存在發熱的零件,則容易受到該熱的影響。這種裝置的控制器承擔各種任務的部分的發熱變大。因此,熱對非易失性半導體的可靠性的影響不可忽視。
發明內容
本發明的一個實施方式的目的在于提供一種很難受到來自存儲器控制器的熱的影響的存儲器系統。
本發明的一種實施方式的存儲器系統包括多個非易失性存儲器芯片和基于固件控制上述非易失性存儲器芯片的存儲器控制器。上述固件被寫入在距離上述存儲器控制器最遠處配置的上述非易失性存儲器芯片中。
附圖說明
圖1是表示實施方式的存儲器系統的構成的圖。
圖2是表示著眼于存儲器控制器和NAND芯片的配置的存儲器系統的構成的圖。
圖3是表示著眼于存儲器控制器和NAND芯片的配置的存儲器系統的構成的圖。
圖4是表示隔著安裝基板而在與存儲器控制器相反一側的背面配置的NAND芯片的圖。
圖5是表示著眼于存儲器控制器和NAND芯片的配置的存儲器系統的構成的圖。
圖6是表示著眼于存儲器控制器和NAND芯片的配置的存儲器系統的構成的圖。
圖7是表示著眼于存儲器控制器和NAND芯片的配置的存儲器系統的構成的圖。
圖8是表示著眼于存儲器控制器和NAND芯片的配置的存儲器系統的構成的圖。
圖9是表示著眼于存儲器控制器和NAND芯片的配置的存儲器系統的構成的圖。
圖10是表示著眼于存儲器控制器和NAND芯片的配置的存儲器系統的構成的圖。
圖11是表示著眼于存儲器控制器和NAND芯片的配置的存儲器系統的構成的圖。
圖12是表示著眼于存儲器控制器和NAND芯片的配置的存儲器系統的構成的圖。
圖13是表示著眼于存儲器控制器和NAND芯片的配置的存儲器系統的構成的圖。
圖14是表示著眼于存儲器控制器和NAND芯片的配置的存儲器系統的構成的圖。
圖15是表示第2實施方式的存儲器系統的構成的圖。
圖16是表示第3實施方式的存儲器系統的構成的圖。
圖17是表示涉及第3實施方式的數據保持壽命的改寫次數依賴性的圖。
圖18是表示涉及第3實施方式的權重系數表的圖。
符號說明:
1:存儲器系統;2:存儲器控制器;3:DRAM;4:主機接口;5:主機;10、100:NAND芯片
具體實施方式
以下參照附圖詳細說明實施方式所涉及的存儲器系統。另外,本發明并不限于這些實施方式。
第1實施方式
圖1是表示第1實施方式的存儲器系統1的構成的圖。在作為SSD(固態驅動器)等非易失性半導體存儲裝置的存儲器系統1中,一般地,存儲器控制器2被配置在經由電源電路靠近端子的位置,NAND芯片10、11、…、16、100被配置在基板上的空閑位置處以維持等效布線。在此,多個NAND芯片10、11、…、16、100距離控制器2的位置各自不同。
一般地,已經知道非易失性半導體的數據保持性能是溫度的函數,溫度越高,保持時間越短。如果考慮存儲器控制器2在存儲器系統1的基板上的零件中發熱最多,則一般認為在多個NAND芯片10、11、…、16、100中,也是距離控制器2最近而最容易受到熱的影響的NAND芯片10最容易劣化,距離存儲器控制器2最遠而最難受到熱的影響的NAND芯片100最難以劣化。
因此,在本實施方式中,規定存儲器系統1的操作并在出廠時寫入的固件(FW)等被寫入距離存儲器控制器2最遠的NAND芯片100中。存儲器控制器2基于固件來控制對NAND芯片10、11、…、16、100的數據寫入等操作。此外,表示主機指定的邏輯地址與在NAND芯片上的物理地 址的對應的邏輯物理變換表和/或其變更日志等管理數據也被寫入距離存儲器控制器2最遠的NAND芯片100中。此外,數據寫入方法并不限于上述固件和/或管理數據,還可包含用戶數據,可以是全部大于等于3值的多值記錄(MLC,多級單元)方式,也可以是全部2值記錄(SLC,單級單元)方式。此外,在NAND芯片100中,也可以是只有上述固件和/或管理數據以2值記錄方式寫入,而其它數據以大于等于3值的多值記錄方式寫入。此外,也可以是NAND芯片100以2值記錄方式寫入,其它NAND芯片以大于等于3值的多值記錄方式寫入。
在此,1個NAND芯片100具有多個塊。各個塊是數據擦除單位。此外,1個塊具有多個頁。各個頁是數據寫入和讀出單位。此外,各個頁具有多個存儲單元。在多值記錄方式的情況下,可以在一個存儲單元中記錄多個位的數據。在2值記錄方式的情況下,可以在1個存儲單元中記錄1位的數據。
作為著眼于存儲器控制器2和NAND芯片的配置的存儲器系統1的構成,并不限于圖1,也可以考慮圖2~圖14那樣的變形。在此,虛線框,如圖4所示,表示隔著安裝基板而在與存儲器控制器2相反一側的背面配置的NAND芯片。
在圖2、圖3以及圖5~圖14的情況下,固件或管理數據也被寫入距離存儲器控制器2最遠的NAND芯片100中。但是,例如,在圖6等中,即使物理的距離是NAND芯片100距離存儲器控制器2最遠,但在考慮安裝基板的隔熱效果的情況下,也可能有在背面的NAND芯片50最難以受到熱的影響的情況。在這種情況下,固件或者管理數據也可以寫入NAND芯片50中。
第2實施方式
在非易失性半導體存儲裝置中,一般地,以大于等于3值的多值記錄(MLC)方式寫數據,但也存在例如系統數據等有的數據以2值記錄(SLC)方式寫入的情況。2值記錄(SLC)方式與大于等于3值的多值記錄(MLC)方式相比,在耐劣化性方面更優異。換句話說,2值記錄(SLC) 方式與大于等于3值的多值記錄(MLC)方式相比,可靠性更高。
因此,在圖15所示的本實施方式的存儲器系統1中,在距離存儲器控制器2近的容易受到熱的影響的NAND芯片中以2值記錄(SLC)方式寫入數據,在距離存儲器控制器2遠的難以受到熱的影響的NAND芯片中存儲作為大于等于3值的多值記錄(MLC)方式的數據。由此,能夠將作為非易失性半導體存儲裝置的存儲器系統1的劣化特性最佳化。即,如果存儲器控制器2經由主機接口4取得來自主機5的數據寫入指示,則寫入芯片決定部21決定將該數據寫入哪個NAND芯片中。
根據寫入芯片決定部21決定的NAND芯片,寫入方式決定部22在距離存儲器控制器2最近的容易受到熱的影響的NAND芯片中以2值記錄(SLC)方式寫入數據,并在距離存儲器控制器2最遠的難以受到熱的影響的NAND芯片中以大于等于3值的多值記錄(MLC)方式寫入數據。
此外/或者,寫入方式決定部22在寫入芯片決定部21決定的NAND芯片與存儲器控制器2的距離小于等于預定值時,在該NAND芯片中以2值記錄(SLC)方式寫入數據,在距離比預定值大時,在該NAND芯片中以大于等于3值的多值記錄(MLC)方式寫入數據。
以下示出寫入方式決定部22的寫入的具體例子。
例如,在圖1的例子中,在包含了距離存儲器控制器2最近的NAND芯片10的NAND芯片10~14中以2值記錄方式寫入數據,在包含了距離存儲器控制器2最遠的NAND芯片100的NAND芯片15、16、100中,以4值記錄方式寫入數據。
此外,在圖2、圖3、圖5的例子中,在包含了距離存儲器控制器2最近的NAND芯片10的NAND芯片10~13中以2值記錄方式寫入數據,在距離存儲器控制器2次近的NAND芯片20~23中以4值記錄方式寫入數據,在距離存儲器控制器2更次近的NAND芯片30~33中以8值記錄方式寫入數據,在包含了距離存儲器控制器2最遠的NAND芯片100的NAND芯片100~103中以16值記錄方式寫入數據。
此外,在圖8、圖10、圖12的例子中,在距離存儲器控制器2最近的 NAND芯片10中以2值記錄方式寫入數據,在距離存儲器控制器2次近的NAND芯片20中以4值記錄方式寫入數據,在距離存儲器控制器2更次近的NAND芯片30中以8值記錄方式寫入數據,在距離存儲器控制器2最遠的NAND芯片100中以16值記錄方式寫入數據。
此外,在圖9、圖11的例子中,在距離存儲器控制器2最近的NAND芯片10、11中以2值記錄方式寫入數據,在距離存儲器控制器2最遠的NAND芯片100、101中以4值記錄方式寫入數據。此外,在圖13、圖14的例子中,在距離存儲器控制器2最近的NAND芯片10中以2值記錄方式寫入數據,在距離存儲器控制器2最遠的NAND芯片100中以8值記錄方式寫入數據,其它NAND芯片根據受到存儲器控制器2的熱的影響的程度,以2值和8值之間的級別執行寫入。
如以上所說明的,距離存儲器控制器2最近的NAND芯片以最少的級別進行寫入,距離存儲器控制器2最遠的NAND芯片以最多的級別進行寫入,其間的NAND芯片則是受到存儲器控制器2的熱的影響越少則以越多值的級別執行寫入。由此,能夠在NAND芯片間整體最佳化作為非易失性半導體存儲裝置的存儲器系統1的劣化特性。
第3實施方式
在圖16中示出涉及本實施方式的存儲器系統1的構成。在來自主機5的寫入中,當由損耗平衡(wear leveling)控制部23執行各NAND芯片10、20、30、100之間的作為改寫次數平均化的損耗平衡時,則在存儲器系統1內的NAND芯片10、20、30、100的改寫次數大致被平均化。如果這樣,則與存儲器控制器2和NAND芯片10、20、30、100之間的距離無關,使用頻率將被平均化。如果多個NAND芯片10、20、30、100的溫度變化不依賴于位置而是相同的,則自然沒有問題,但實際上,溫度變化根據NAND芯片10、20、30、100在基板上的位置而不同,距離存儲器控制器2近的位置的NAND芯片容易受到熱的影響而變成高溫。
如果按照距離存儲器控制器2近的順序,即NAND芯片10、20、30、100的順序,從高溫變成低溫,則各NAND芯片的數據保持壽命(數據保 持)相對改寫次數的例子如圖17所示。即,被認為成為最高溫度的NAND芯片10在圖17中用A表示,NAND芯片20用B表示,NAND芯片30用C表示,NAND芯片100用D表示。最高溫度的NAND芯片10如A所示,例如,在改寫次數500次處,剩余壽命變為1年,最低溫度的NAND芯片100如D所示,例如,在改寫次數3000次處,剩余壽命變為1年。
為了考慮這些而執行改寫次數平均化,在本實施方式中,例如在DRAM3等易失性存儲器中保持如圖18所示的權重系數表,其存儲依賴于與存儲器控制器2的距離等的熱的影響的大小的各NAND芯片的權重系數。如圖18的權重系數表所示,例如,對NAND芯片10分配圖18中的A所表示的權重系數“10”,對NAND芯片20分配圖18中的B所表示的權重系數“5”,對NAND芯片30分配圖18中的C所表示的權重系數“2”,對NAND芯片100分配圖18中的D所表示的權重系數“1”。存儲器控制器2在向各NAND芯片執行寫入時,對于各NAND芯片10、20、30、100的每一個,在由DRAM3等管理的改寫次數計數器中按該權重系數進行改寫次數的計數增加。
即,受到存儲器控制器2的熱影響最少的NAND芯片100在一次寫入中只增加計數1,但熱影響最大的NAND芯片10在一次寫入中增加計數10。但是,通過損耗平衡控制對哪個NAND芯片寫入的損耗平衡控制部23利用通常的損耗平衡方法選擇NAND芯片,以使得上述改寫次數計數器的次數沒有分散地平均化。在本實施方式中,熱影響越大的NAND芯片,則如圖18所示地分配越大的權重系數,從而能夠一邊進行通常的損耗平衡的方法,一邊在NAND芯片間平均化由于來自存儲器控制器2的熱而引起的NAND芯片的存儲保持特性劣化,因此,能夠在存儲器系統1整體中將由于來自存儲器控制器2的熱而引起的存儲保持特性的劣化的影響限制為最小。
在圖1~圖3以及圖5~圖14的情況下,也通過距離存儲器控制器2的距離越近等熱影響越大,則分配越大的權重系數,并執行損耗平衡,能夠在NAND芯片之間平均化由于來自上述同樣的存儲器控制器2的熱而引起 的NAND芯片的存儲保持特性劣化,并在存儲器系統1整體中,將由于來自存儲器控制器2的熱而引起的存儲保持特性的劣化的影響限制為最小。
另外,在上述的實施方式中,作為非易失性存儲器芯片,以NAND型閃存為例進行了說明,但并不限于此,也可以采用其它種類的非易失性存儲器芯片。例如,也可以采用NOR型閃存、FeRAM(鐵電隨機存取存儲器)、MRAM(磁阻隨機存取存儲器)、ReRAM(電阻式隨機存取存儲器)等。
雖然說明了本發明的幾個實施方式,但這些實施方式是作為例子提出的,并不意味著限定發明的范圍。這些新的實施方式可以用其它各種形式實施,在不脫離發明的主旨的范圍下,能夠進行各種省略、置換、變更。這些實施方式和/或其變形都包含在發明的范圍和/或要旨中,同時也包含在權利要求的范圍所記載的發明及其等同的范圍中。

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