固态磁盘驱动和管理存储装置的方法

专利名称：固态磁盘驱动和管理存储装置的方法
技术领域：
本发明有关于一种固态磁盘驱动和管理存储装置的方法，更特别地，有关于一种 延长存储装置的操作预期使用期限的固态磁盘驱动和管理存储装置的方法。
背景技术：
如今，闪存由于其非挥发性和系统内的重复可程序性(re-programmability) 而广泛地使用于电子产品中，特别是便携式应用中。闪存的基本结构包括放置于基底 (substrate)之上的控制门、漏扩散区、源扩散区，用以形成具有受控制门控制的浮栅 (floating gate)的晶体管，其中该晶体管作为电子存储装置。浮栅与其下的信道区之间具 有隧道隔氧层(a tunnel oxide insulation layer)。该隧道隔氧层的能量隔绝(energy barrier)可由提供充足的高电场(high electric field)于其中而克服。这种方法允许电 子通过隧道隔氧层，从而改变存储于浮栅的电子数量。存储于浮栅的电子数量决定了晶格 (cell)的阈值电压Vt。存储于浮栅的电子数量越多，晶格的阈值电压Vt越高。晶格的阈 值电压Vt用于表示晶格所存储的资料。通常，在一个晶格中可存储数据的一个比特的闪存也称作单层晶格(SingleLevel Cell，SLC)。同时，在一个晶格中可存储数据的多个比特的闪存也称作多层晶格(Multiple Level Cell，MLC)。由于MLC技术的面积效率，已吸引了很多关注。通过存储Vt的2N个离 散电平，MLC可在一个晶格中存储数据的N个比特，因此将等效晶格尺寸降低至1/N。因为 每个晶格存储数据的多个比特的优势，对于需要越来越高密度的大规模存储应用，MLC已成 为最好的候选者之一。尽管MLC比SLC具有更高的面积效率，使用MLC的一个缺点为其相对的短操作预 期使用期限。通常，一个MLC存储区块的最大抹除数为10K次，而一个SLC存储区块的最大 抹除数为100K次。因此，急切需要一种管理多层晶格快速存储装置的方法，用以延长操作 预期使用期限。

发明内容
有鉴于此，本发明提供一种固态磁盘驱动和管理存储装置的方法以解决上述问 题。本发明提供一种固态磁盘驱动，包括多层晶格存储装置，该多层晶格存储装置包 括多个存储区块，其中每个存储区块包括多个存储晶格，每个存储晶格能存储数据的多于 一个比特；以及控制器，该控制器将至少一存储区块转换为类似单层晶格存储区块，并以单 层晶格方式存取该至少一存储区块。本发明另提供一种管理存储装置的方法，该存储装置包括多个存储区块，每个存 储区块具有多个存储晶格，每个存储晶格能存取数据的多于一个比特，该管理存储装置的 方法包括依据该存储装置的写操作接收所需数据；估测相应于该写操作的待写入的至少 一存储区块的失败机率；以及当该失败机率超出预设阈值时，以单层晶格方式将该所需数据写入该至少一存储区块的该多个存储晶格。本发明又提供一种固态磁盘驱动，包括多信道多层晶格存储装置，该多信道多层 晶格存储装置包括多个存储模块，每个存储模块包括多个存储晶格，每个存储晶格能存储 数据的多于一个比特，其中，每个存储晶格与多个页面相关联，且每个页面依据不同的页面 特性被分组至多个页面组中的一个；以及控制器，接收来自主机的至少一指令，用以将所需 数据写入该多信道多层晶格存储装置，并依据该指令分配预设数目的空页面，其中每个空 页面属于不同的存储模块，并将该所需资料写入该预设数目的空页面，其中对于存取操作， 由该控制器所分配的该预设数目的空页面属于相同的页面组。本发明再提供一种管理存储装置的方法，该存储装置为多信道多层晶格存储装 置，该多信道多层晶格存储装置包括多个存储模块，每个存储模块包括多个存储晶格，每个 存储晶格能存储数据的多于一个比特，每个存储晶格与多个页面相关联，该管理存储装置 的方法包括依据不同的页面特性将每个页面分组至多个页面组中的一个；接收至少一指 令，依据该指令将所需数据写入该多信道多层晶格存储装置；依据该指令分配预设数目的 空页面，其中每个空页面属于不同的存储模块；以及将该所需资料写入该预设数目的空页 面，其中对于存取操作，所分配的该预设数目的空页面属于相同的页面组。本发明提供的固态磁盘驱动和管理存储装置的方法能够延长存储装置的操作预 期使用期限，减少总操作时间，并降低存储装置的成本和设计复杂度。


图1为依据本发明一实施例所配置的固态磁盘驱动；图2为依据本发明另一实施例所配置的固态磁盘驱动；图3为依据本发明一实施例的用于写操作的存储装置管理方法的流程图；图4为依据本发明一实施例的用于读操作的存储装置管理方法的流程图；图5为依据本发明另一实施例的存储装置管理方法的流程图；图6为依据本发明再一实施例的存储装置管理方法的流程图；图7为依据本发明一实施例的用于写入所需数据至每个存储信道的存储晶格的 时序示意图；图8为依据本发明另一实施例的用于写入所需数据至一部分存储信道的存储晶 格的时序示意图；图9为依据本发明另一实施例的用于存取存储信道的时序示意图。
具体实施例方式在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。所属技术领域的技术 人员应可理解，制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以 名称的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分准则。在通篇说明 书及权利要求中所提及的“包含”为开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。此外，“耦 接” 一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。藉由以下的较佳实施例的叙述并配合 全文的图1至图9说明本发明，但以下叙述中的装置、组件与方法、步骤乃用以解释本发明， 而不应当用来限制本发明。
图1为依据本发明一实施例所配置的固态磁盘(solid state disk, SSD)驱动。 SSD驱动100包括主机接口 101、控制器102、缓冲器103和存储装置104。主机接口 101作 为SSD驱动100和主机(图未示)之间的接口。通常，主机定义为一个系统或子系统，用以 将信息存储在SSD驱动100中。主机接口 101接收来自主机的存取需求(例如，读操作和 写操作)。控制器102耦接主机接口 101，接收来自主机接口 101的指令，并控制存储装置 104的存取操作。控制器102可包括错误检测和校正(error checking and correcting, ECC)引擎105，用以对存储于存储装置104的数据进行错误检测和校正。缓冲器103首先存储数据，包括在写操作期间通过控制器102自主机接口 101传 输的数据，然后再将该数据传输至存储装置104。同样，在读操作期间，缓冲器103首先通过 控制器102暂时存储传输自存储装置104的数据，然后将该数据传输至主机接口 101。依据 本发明的一实施例，缓冲器103为随机存取存储器(random access memory, RAM)，例如动 态随机存取存储器(dynamic randomaccess memory, DRAM)。存储装置104可包括多个存 储区块，每个存储区块具有多个存储晶格，其中每个存储晶格可存储一个或多个比特。在优 选实施例中，存储装置104也可配置为存储模块的一个阵列，该阵列具有多行和/或多列。图2为依据本发明另一实施例所配置的固态磁盘驱动。如图2所示，存储装置204 包括多个存储模块，其中每个存储模块可被视为一个存储信道，且每个存储模块包括多个 存储区块。每个存储区块同样包括多个存储晶格，其中每个存储晶格可存储数据的一个或 多个比特。然而，需注意的是，对存储晶格、存储区块以及存储模块的排列并没有特殊要求 以实施本发明。存储装置104和存储装置204可为MLC快速存储装置，在每个晶格中可存储数据 的多于一个比特。依据本发明的一实施例，为了最大化MLC存储装置(例如，存储装置104 和存储装置204)的有限的操作预期使用期限，MLC存储装置的存储晶格可进一步转化为类 似SLC存储晶格(SLC-like memory cell)。例如，当控制器102确定以MLC方式操作的存 储区块的操作预期使用期限将失效，或失效机率超过预定阈值，则控制器102可将存储区 块转化为类似SLC存储区块。图3为依据本发明一实施例的用于写操作的存储装置管理方法的流程图。在执行 MLC快速存储装置104的至少一个存储区块的写操作之后(步骤S201)，控制器102可获取 相应存储区块的抹除计数，并确定该抹除计数是否已经达到预设抹除计数阈值THEe (步骤 S202)。该抹除计数可由控制器102维持，其中控制器102记录相应存储区块的抹除操作的 总次数，也就是说，抹除计数表示该相应存储区块的已执行抹除操作数目。当该抹除计数未 达到预设抹除计数阈值THEe时，控制器102可进一步确定相应存储区块的写操作是否失败 (步骤S203)。依据本发明的一实施例，例如，当读取自相应存储区块的数据不同于期望被 存储的原始数据时，写操作可被认为是失败操作。依据本发明的该实施例，当控制器102检测到存储区块的抹除计数已经达到预设 抹除计数阈值THEe或相应存储区块的写操作已经失败时，控制器102可确定相应存储区块 的失败机率高于预设阈值。换句话说，存储区块将变为缺陷区块。控制器102接着检查该 相应存储区块是否能被转化为一个类似SLC存储区块(步骤S204)。信息可存储于该相应 存储区块的标头(header)或冗余(redundant)区段。如果该相应存储区块能被转化为类 似SLC存储区块并/或作为类似SLC存储区块进行存取，为了最大化MLC存储区块的操作预期使用期限，将该相应存储区块转化为类似SLC存储区块，从而以SLC方式进行存取(步 骤S205)。例如，如前所述，在标头或冗余区段，存储区块可被标记为类似SLC存储区块。同 时，如果该相应存储区块不能被转化为类似SLC存储区块(例如，该相应存储区块已经是类 似SLC存储区块，或设计为不被转化为类似SLC存储区块，或其他)，控制器102可标记该相 应存储区块为缺陷区块(步骤S206)，因此为了避免不期望的错误，该相应存储区块不再进 一步被程序化或不再被存取。需注意的是，为了清楚的阐述本发明的精神，在图3中仅仅说 明所提方法包括的步骤。同样，本发明并非仅限于所提方法包括的步骤。对于本领域技术 人员，知晓如何导出图未示的步骤用于合理地存取存储装置。因此，可应用不脱离本发明的 精神的任何改变或修改。本发明的权利范围应以权利要求以及其等效物为准。图4为依据本发明一实施例的用于读操作的存储装置管理方法的流程图。在执行 MLC快速存储装置104的至少一个存储区块的读操作之后(步骤S301)，控制器102可确定 相应存储区块的读操作是否失败(步骤S302)。依据本发明的一实施例，例如，当ECC引擎 105不能对存储于存储区块的数据进行译码时，该读操作可被确定为一个失败操作。当该读 操作不是一个失败操作时，控制器102可进一步确定该存储区块的比特错误率(bit error rate，BER)是否超出预设BER阈值THBEK(步骤S303)。依据本发明的一实施例，该存储区块 的BER可通过，例如，由ECC引擎105检测的错误比特的数量而获得。依据本发明的一实施例，当控制器102检测到相应存储区块的读操作已经失败或 该存储区块的BER已经超出预设BER阈值THBEK，控制器102可确定该相应存储区块的失败 机率高于预设阈值。换句话说，该存储区块将变为一个缺陷区块。控制器102接着检查该 相应存储区块是否能被转化为一个类似SLC存储区块(步骤S304)。如前所述，信息可存储 于该相应存储区块的标头或冗余区段。如果该相应存储区块能被转化为类似SLC存储区块 并/或作为类似SLC存储区块进行存取，为了最大化MLC存储区块的操作预期使用期限，将 该相应存储区块转化为类似SLC存储区块，从而以SLC方式进行存取(步骤S305)。例如， 如前所述，在标头或冗余区段，存储区块可被标记为类似SLC存储区块。同时，如果该相应 存储区块不能被转化为类似SLC存储区块(例如，该相应存储区块已经是类似SLC存储区 块，或设计为不被转化为类似SLC存储区块，或其他)，控制器102可标记该相应存储区块为 缺陷区块(步骤S306)，因此为了避免不期望的错误，该相应存储区块不再进一步被程序化 或不再被存取。需注意的是，为了清楚的阐述本发明的精神，在图4中仅仅说明所提方法包 括的步骤。同样，本发明并非仅限于所提方法包括的步骤。对于本领域技术人员，知晓如何 导出图未示的步骤用于合理地存取存储装置。因此，可应用不脱离本发明的精神的任何改 变或修改。本发明的权利范围应以权利要求以及其等效物为准。图5为依据本发明另一实施例的存储装置管理方法的流程图。在依据存储装置 104的写操作接收所需数据之后(步骤S401)，控制器102估测至少一存储区块相应于该写 操作被写入的失败机率(步骤S402)。依据本发明的一实施例，可依据相应存储区块的已 执行抹除操作数目、读取失败率、写入失败率和/或比特错误率估测该失败机率。需注意的 是，估测该失败机率的步骤也可通过检查在先前存取操作(例如图3的写操作和图4的读 操作)中，待写入的存储区块是否能转化为类似SLC存储区块而实施，例如图3的步骤S204 和图4的步骤S304，本发明并不以此为限。当该存储区块的已估测的失败机率已经超出预 设阈值时，控制器102以SLC方式将所需数据写入至该存储区块的存储晶格(步骤S403)。依据本发明的一实施例，该相应存储区块通过在每个存储晶格中存储一个比特而被以SLC 方式写入。对于MLC快速存储装置，每个存储晶格可与多个页面(page)有关联。例如，每个 存储晶格可与一对页面有关联，即包括属于页面组A的第一页面和属于页面组B的第二页 面。依据预设规则，属于页面组A的页面的处理速度高于属于页面组B的页面的处理速度。 在本发明的该实施例中，当控制器102确定以SLC方式存取相应存储区块，则只读取相应于 每个存储晶格的一个页面。例如，数据以更高的处理速度被写入至属于页面组A的第一页 面。依据另一预设规则，属于不同页面组的页面可具有其他不同的页面特性。例如，属于页 面组A的页面的ECC能力可能优于属于页面组B的页面的ECC能力。在本发明的该实施例 中，当控制器102确定以SLC方式存取相应存储区块，则只读取相应于每个存储晶格的一个 页面。例如，数据被写入至属于具有更高ECC能力的页面组A的第一页面。依据本发明的 另一实施例，资料仅被写入至最低有效页面，该最低有效页面用于存储一存储晶格的最低 有效比特(least significant bit, LSB)。然而，在所选实施例中需注意的是，控制器102 可以SLC方式对属于页面组B的页面进行处理，其中，该页面为该存储晶格的最高有效页面 或最高有效比特(mostsignificant bit，MSB)，本发明并不以此为限。依据本发明的该实施例，通过预先估测该存储装置的失败机率，在存储区块被标 记为缺陷MLC区块之前，该存储区块可被转换为SLC存储区块或以SLC存储区块的形式工 作。通过以SLC方式存取该存储区块，该存储区块的访问速度和处理速度以及操作预期使 用期限变成与SLC存储区块的类似。因此，该存储装置的操作预期使用期限极大地延长。依据本发明的另一实施例，如前所述，将一些MLC存储区块转换为类似SLC存储区 块，图1所示的SSD驱动100和图2所示的SSD驱动200也可设计为一个混合式存储装置。 传统地，预设数目的SLC存储模块与该MLC存储模块整合在一起，用以实现一个混合式存储 装置。然而，SLC存储模块的价格通常远高于MLC存储模块的价格。此外，SLC存储模块的 ECC需求和访问速度也与MLC存储模块的不同，因此增加了成本和设计复杂度。因此，基于 将一些MLC存储区块转换为类似SLC存储区块的这一概念，提出一种用于混合式存储装置 的新颖的方法。依据本发明的该多个实施例，可预先确定预设SLC/MLC比率，且控制器102可依据 该预设SLC/MLC比率，将预设数目的MLC存储区块转换为类似SLC存储区块。请注意，传统 混合式存储装置具有不可改变的固定的预设SLC/MLC比率，在离开工厂之后，该预设SLC/ MLC比率就不能改变，与传统混合式存储装置不同，本发明的实施例中的预设的SLC/MLC比 率可由控制器102依据系统的需要、用户行为、软件环境、存储区块的总量以及缺陷存储区 块的数量或其他等等而动态调节。因此，依据一个预设规则，可通过控制器102灵活且动态 地调节类似SLC存储区块的预设数目。依据本发明的该多个实施例，该预设数目可为X，其中X为正整数。MLC存储装置 的每个存储晶格与多个页面(例如K个页面，其中K为正整数)有关联。依据不同页面特 性，每个页面可被分组至N个页面组中的一个，其中N也是正整数，且N < K，且如前所述，该 页面特性可以是处理速度、ECC能力、存储比特(MSB或LSB)或其他。当存储区块可被转换 为类似SLC存储区块时，控制器102可依据相应于存储区块的一个写操作将所需数据以SLC 方式写入，其中仅将所需数据写入M个页面组，其中M也为正整数，且M < N。换句话说，依据本发明的一实施例，控制器102可将X个MLC存储区块转换为类似SLC存储区块，其中， 该X个MLC存储区块能以SLC方式存取。因此，对于类似SLC存储区块的每个存储晶格而 言，仅仅属于该M个页面组的页面才能被处理和存取，而剩余的属于N-M个页面组的页面不 能被处理和/或存取。例如，MLC存储装置的每个存储晶格可与一对页面(即K = 2)有关联。该对页面 可包括属于页面组A的第一页面和属于页面组B的第二页面，其中页面组A的处理速度高 于且/或ECC能力优于页面组B，因此，在本例中N = 2。当MLC存储区块转换为类似SLC存 储区块时，每个晶格仅有一个页面可被处理及存取。因此，在此例中M= 1，且在转换之后， 属于页面组A的第一页面或属于页面组B的第二页面可被处理及存取。依据本发明的另一实施例，可进一步管理图2所示的存储装置(例如多信道MLC 存储装置)204，以实现更多性能。对于每个存储晶格与多个页面相关联的多信道MLC存储 装置，该多个页面的访问速度可以不相同。例如，每个存储晶格可与一对页面相关联，包括 属于页面组A的第一页面和属于页面组B的第二页面。依据不同页面特性，属于页面组A 的页面处理速度可以高于属于页面组B的页面处理速度。当存取多信道MLC存储装置时， 为了实现更好的性能，对于每次存取操作都最好控制该多个页面组。图6为依据本发明再一实施例的存储装置管理方法的流程图。首先，控制器102 可依据不同页面特性将每个页面分组至多个页面组中的一个(步骤S601)。依据本发明的 实施例，页面特性可包括处理速度、ECC能力或其他。接着，一旦接收至少一个指令，就将所 需数据写入至多信道MLC存储装置(步骤S602)，控制器102可依据该指令分配预设数目的 空页面，其中每个空页面属于不同存储模块(步骤S603)。依据本发明的该实施例，控制器 102可维持一个空页面清单，该空页面清单包括有关该页面还没有被写入数据的信息(例 如物理地址)，且控制器102可依据该空页面清单为该指令操作分配该多个空页面。请注 意，依据本发明的该实施例，控制器102可从该空页面清单收集属于相同页面组的空页面， 并为该指令操作分配该多个空页面。收集属于相同页面组的空页面的原因是为了在每个存 取操作中对于每个信道实现相同的存取次数(在接下来的段落中将详细描述)。最后，对于 该指令操作，控制器102可将该所需数据写入该多个空页面(步骤S604)。图7为依据本发明一实施例的用于写入所需数据至每个存储信道的存储晶格的 时序示意图。例如，在本发明的该实施例中，8信道MLC存储装置包括多个存储晶格用以存 储数据，其中每个存储晶格与一对页面相关联(例如，分别属于页面组A和页面组B的页面 A和页面B，其中页面组A的处理速度高于页组组B的处理速度)。如图7所示，控制器102 自空页面清单收集属于相同页面组的空页面，然后为一个指令操作分配该多个空页面。在 第一写操作期间，所需数据被写入至所有8信道的页面A。因此，第一写操作可快速地在时 间周期T1之内完成。从时间周期T2到T4，控制器102进一步将另一所需资料写入至页面 B，其中页面B的处理速度低于页面A，因此，第二写操作所需的时间比第一写操作更长。请注意，在随机收集空页面的传统方法中，用于写操作的已收集的空页面可属于 不同页面组(例如，一些空页面属于页面组A，一些空页面属于页面组B)，且具有不同的页 面特性(例如，不同的处理速度)。因此，对于每个写操作的所有操作时间不能低于写入属 于页面组B的页面所需的时间，因为即使用于写入属于页面组A的空页面的信道的写操作 已经完成，所有的写操作也不能完成直至用于写入属于页面组B的空页面的信道的写操作已经完成。因此，与随机收集空页面的传统方法相比，本发明所提的方法可防止写操作(例 如，图7所示的第一写操作)由于等候时间而延时，其中该多个等候时间用于完成页面B的 存取过程。因此总操作时间可极大减少。图8为依据本发明另一实施例的用于写入所需数据至一部分存储信道的存储晶 格的时序示意图。例如，在本发明的该实施例中，不是所有的信道都是可用的(active)。因 此，仅存储信道的一部分是可处理的。与图7类似，控制器102自空页面清单收集有效信道 的属于相同页面组的空页面，然后为该有效信道分配该多个空页面，该有效信道的属于相 同页面组的空页面可在一个指令操作(例如单独的写操作)中被处理。因此，总操作时间 可极大减少。图9为依据本发明另一实施例的用于存取存储信道的时序示意图。通常，写操作 所需的时间大约为读操作的数倍。然而，在一些实施例中，当主机要求一个写操作，然后立 即要求一个读操作，控制器102可将这两个操作合并在一个存取操作中。依据本发明的该 实施例，控制器102可为了待写入的信道自空页面清单收集属于相同页面组的空页面，然 后为待写入的信道分配该多个空页面。因此，对于存取操作，属于相同页面组的空页面可同 时被写入，因此总操作时间可极大减少。在图9所示的例子中，在第一写操作(时间周期T1 之内)和第二写操作(从时间周期T2到T4)中写入的空页面分别属于独立的页面组(例 如，分别为页面组A和页面组B)，因此本例所提的方法可防止第一写操作由于等候时间而 延时，其中该多个等候时间用于完成页面B的存取过程。换句话说，在写操作或同时在不同 信道的空页面读取数据和写入数据的合并的存取操作中，当已收集的空页面属于相同的页 面组时，能实现更好的性能，因为该写操作或合并的存取操作中，在不同信道写入数据所需 的时间大致相同。因此，总操作时间可极大减少。上述的实施例仅用来列举本发明的实施方式，以及阐释本发明的技术特征，并非 用来限制本发明的范畴。任何所属技术领域的技术人员依据本发明的精神而轻易完成的改 变或均等性安排均属于本发明所主张的范围，本发明的权利范围应以权利要求为准。
权利要求
一种固态磁盘驱动，包括多层晶格存储装置，该多层晶格存储装置包括多个存储区块，其中每个存储区块包括多个存储晶格，每个存储晶格能存储数据的多于一个比特；以及控制器，该控制器将至少一存储区块转换为类似单层晶格存储区块，并以单层晶格方式存取该至少一存储区块。
2.如权利要求1所述的固态磁盘驱动，其特征在于，该控制器进一步存取该至少一存 储区块，并依据该存取操作估测该至少一存储区块的失败机率，当该失败机率超出预设阈 值时，该控制器将该至少一存储区块转换为该类似单层晶格存储区块。
3.如权利要求2所述的固态磁盘驱动，其特征在于，该控制器依据该至少一存储区块 的已执行抹除操作数目、读取失败率、写入失败率和/或比特错误率估测该至少一存储区 块的该失败机率。
4.如权利要求3所述的固态磁盘驱动，其特征在于，该控制器进一步获得抹除计数，其 中该抹除计数表示该至少一存储区块的该已执行抹除操作数目，并确定该抹除计数是否已 达到预设抹除计数阈值，当该抹除计数达到该预设抹除计数阈值，该控制器将该至少一存 储区块转换为该类似单层晶格存储区块。
5.如权利要求3所述的固态磁盘驱动，其特征在于，该控制器进一步确定该至少一存 储区块的该存取操作是否失败，当该存取操作已经失败，该控制器将该至少一存储区块转 换为该类似单层晶格存储区块。
6.如权利要求3所述的固态磁盘驱动，其特征在于，该控制器进一步确定相应于该存 取操作的该至少一存储区块的该比特错误率是否超出预设比特错误率阈值，当该比特错误 率超出该预设比特错误率阈值时，该控制器将该至少一存储区块转换为该类似单层晶格存 储区块。
7.如权利要求1所述的固态磁盘驱动，其特征在于，当该至少一存储区块已经转换为 该类似单层晶格存储区块，该控制器进一步依据相应于该至少一存储区块的写操作，以该 单层晶格方式写入所需数据，因此该至少一存储区块的每个存储晶格存储一个比特。
8.如权利要求1所述的固态磁盘驱动，其特征在于，该多层晶格存储装置的每个存储 晶格至少与第一页面和第二页面相关联，其中该第一页面的处理速度高于该第二页面的处 理速度，且当该至少一存储区块已经转换为该类似单层晶格存储区块，该控制器进一步依 据相应于该至少一存储区块的写操作，以该单层晶格方式写入所需数据，其中仅将该所需 数据写入该至少一存储区块的该多个存储晶格的该第一页面。
9.如权利要求1所述的固态磁盘驱动，其特征在于，该多层晶格存储装置的每个存储 晶格至少与第一页面和第二页面相关联，其中该第一页面的错误检测和校正能力优于该第 二页面的错误检测和校正能力，且当该至少一存储区块已经转换为该类似单层晶格存储区 块，该控制器进一步依据相应于该至少一存储区块的写操作，以该单层晶格方式写入所需 数据，其中仅将该所需数据写入该至少一存储区块的该多个存储晶格的该第一页面。
10.如权利要求1所述的固态磁盘驱动，其特征在于，当该至少一存储区块已经转换为 该类似单层晶格存储区块，该控制器进一步依据相应于该至少一存储区块的写操作，以该 单层晶格方式写入所需数据，其中仅将该所需数据写入该至少一存储区块的该多个存储晶 格的最低有效页面。
11.如权利要求1所述的固态磁盘驱动，其特征在于，该多层晶格存储装置的每个存储 晶格与第一数目页面相关联，其中每个页面依据不同页面特性被分组至第二数目页面组中 的一个，当该至少一存储区块已经转换为该类似单层晶格存储区块时，该控制器进一步依 据相应于该至少一存储区块的写操作，以该单层晶格方式写入所需数据，其中仅将该所需 资料写入该第二数目页面组的第三数目页面组中，其中该第一数目为不小于该第二数目的 正整数，该第二数目为不小于该第三数目的正整数。
12.如权利要求1所述的固态磁盘驱动，其特征在于，该控制器进一步将预设数目的存 储区块转换为类似单层晶格存储区块，其中该预设数目可通过该控制器依据预设规则进行 动态调整。
13.—种管理存储装置的方法，该存储装置包括多个存储区块，每个存储区块具有多个 存储晶格，每个存储晶格能存取数据的多于一个比特，该管理存储装置的方法包括依据该存储装置的写操作接收所需数据；估测相应于该写操作的待写入的至少一存储区块的失败机率；以及当该失败机率超出预设阈值时，以单层晶格方式将该所需数据写入该至少一存储区块 的该多个存储晶格。
14.如权利要求13所述的管理存储装置的方法，其特征在于，进一步包括将预设数目的存储区块转换为类似单层晶格存储区块；以及以该单层晶格方式存取该预设数目的存储区块，其中，依据预设规则调节该预设数目。
15.如权利要求13所述的管理存储装置的方法，其特征在于，每个存储晶格与多个页 面相关联，该多个页面至少包括第一页面和第二页面，该第一页面的处理速度高于该第二 页面的处理速度，仅将该所需数据写入该多个存储晶格的该第一页面。
16.如权利要求13所述的管理存储装置的方法，其特征在于，每个存储晶格与多个页 面相关联，该多个页面至少包括第一页面和第二页面，该第一页面的错误检测和校正能力 优于该第二页面的错误检测和校正能力，仅将该所需数据写入该多个存储晶格的该第一页
17.如权利要求第13项所述的管理存储装置的方法，其特征在于，进一步包括 确定该至少一存储区块的抹除计数是否已经达到预设抹除计数阈值；以及当该抹除计数达到该预设抹除计数阈值，以该单层晶格方式将该所需数据写入该至少 一存储区块的该多个存储晶格。
18.如权利要求13所述的管理存储装置的方法，其特征在于，进一步包括 确定该至少一存储区块的先前写操作或先前读操作是否失败；以及当该先前写操作或该先前读操作已经失败，以该单层晶格方式将该所需数据写入该至 少一存储区块的该多个存储晶格。
19.如权利要求13所述的管理存储装置的方法，其特征在于，进一步包括 确定该至少一存储区块的比特错误率是否超出预设比特错误率阈值；以及当该比特错误率超出该预设比特错误率阈值，以该单层晶格方式将该所需数据写入该 至少一存储区块的该多个存储晶格。
20.一种固态磁盘驱动，包括3多信道多层晶格存储装置，该多信道多层晶格存储装置包括多个存储模块，每个存储 模块包括多个存储晶格，每个存储晶格能存储数据的多于一个比特，其中，每个存储晶格与 多个页面相关联，且每个页面依据不同的页面特性被分组至多个页面组中的一个；以及控制器，接收来自主机的至少一指令，用以将所需数据写入该多信道多层晶格存储装 置，并依据该指令分配预设数目的空页面，其中每个空页面属于不同的存 储模块，并将该所 需资料写入该预设数目的空页面，其中对于存取操作，由该控制器所分配的该预设数目的 空页面属于相同的页面组。
21.如权利要求20所述的固态磁盘驱动，其特征在于，该页面特性为处理速度或错误 检测和校正能力。
22.—种管理存储装置的方法，该存储装置为多信道多层晶格存储装置，该多信道多层 晶格存储装置包括多个存储模块，每个存储模块包括多个存储晶格，每个存储晶格能存储 数据的多于一个比特，每个存储晶格与多个页面相关联，该管理存储装置的方法包括依据不同的页面特性将每个页面分组至多个页面组中的一个； 接收至少一指令，依据该指令将所需数据写入该多信道多层晶格存储装置； 依据该指令分配预设数目的空页面，其中每个空页面属于不同的存储模块；以及 将该所需资料写入该预设数目的空页面，其中对于存取操作，所分配的该预设数目的空页面属于相同的页面组。
全文摘要
本发明提供一种固态磁盘驱动和管理存储装置的方法。固态磁盘驱动包括多层晶格存储装置，该多层晶格存储装置包括多个存储区块，其中每个存储区块包括多个存储晶格，每个存储晶格能存储数据的多于一个比特；以及控制器，该控制器将至少一存储区块转换为类似单层晶格存储区块，并以单层晶格方式存取该至少一存储区块。本发明提供的固态磁盘驱动和管理存储装置的方法能够延长存储装置的操作预期使用期限，减少总操作时间，并降低存储装置的成本和设计复杂度。
文档编号G06F3/06GK101937710SQ20101016714
公开日2011年1月5日 申请日期2010年5月10日 优先权日2009年6月30日
发明者张伯维, 张庭钧, 杜立群, 王国鸿, 谢坤宏 申请人:联发科技股份有限公司