一种固态硬盘控制器的制作方法

本发明涉及存储器技术领域，尤其涉及一种固态硬盘控制器。

背景技术：

固态硬盘(ssd)已经成为目前主流的存储设备，广泛应用于各个领域的数据存储。目前，主流的ssd架构如图1所示，固态硬盘控制器(ssd控制器)为集成封装的芯片(asic)，其内设置主机接口控制器、闪存控制器和dram控制器，其中，主机接口控制器(hostinterfacecontroller)作为前端跟主机打交道，接口可以使pcei,sata,sas等接口；闪存控制器(flashcontroller)作为后端跟闪存(flash)打交道并完成数据编解码和ecc验证，在此之外还有dram控制器通过axi总线与独立封装的dram互联互通，用于数据缓存。

在上述架构中，dram为外接在固态硬盘控制器外面通过pcb连线进行连接。数据通过主机接口传入，dram控制器而后向cpu申请传输总线的权限，而后将数据写入dram的对应地址内，并通知闪存控制器，闪存控制器将数据从dram内取出存入到flash中，便完成数据的存储过程。由于dram的接口带宽普遍较数据传入带宽大，所以能够持续全速接收处理主机接口的读写数据。

然而，dram成本昂贵，通常比集成封装的固态硬盘控制器芯片还贵，这无疑提高了ssd的硬件成本。同时，由于dram与芯片采用完全不同的工艺，无法将其集成在芯片中，故，在固态硬盘设计上pcb需要预留dram的放置空间，主控需要设计外接dram的接口，导致ssd的尺寸无法进一步缩小。

故，针对现有技术的缺陷，实有必要提出一种技术方案以解决现有技术存在的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，确有必要提供一种固态硬盘控制器，采用sram替代dram的思路，并将缓存单元集成在了固态硬盘控制器的内部，从而完全摆脱了系统对dram的依赖，在固态硬盘设计中无需外加dram，并能进一步缩小固态硬盘的体积和降低的成本。

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明的技术方案如下：

一种固态硬盘控制器，该固态硬盘控制器集成封装为单颗芯片，至少包括cpu、主控接口控制器、闪存控制器和缓存单元，其中，

所述cpu与主控接口控制器、闪存控制器和缓存单元相连接，用于控制固态硬盘控制器的工作；

所述主控接口控制器与外部主机相连接，用于与外部主机进行数据传输；

所述缓存单元采用sram，用于缓存主控接口控制器接收的数据；

所述闪存控制器与flash相连接，用于将所述缓存单元中的数据存储至flash中。

作为进一步的改进方案，还设置缓存控制器，所述缓存控制器与cpu、主控接口控制器、闪存控制器和缓存单元相连接，用于根据cpu的指令控制所述缓存单元。

作为进一步的改进方案，所述缓存控制器与缓存单元之间采用axi总线。

作为进一步的改进方案，所述缓存单元的带宽至少为主机接口端的数据传入带宽的两倍。

作为进一步的改进方案，所述缓存单元的带宽为4gb/s。

作为进一步的改进方案，所述主控接口控制器采用pcei、sata或sas接口。

与现有技术相比较，本发明提出了一种全新的ssd主控缓存架构，采用sram替换了dram模块，并将缓存集成到主控芯片之中，从而优化了芯片的系统结构，从原有的主控、dram、flash三大模块简化成主控和flash两大模块，一定程度上优化了pcb的布局布线和缩小尺寸，极大的降低了硬件成本。

附图说明

图1为现有技术中固态硬盘的架构框图。

图2为本发明固态硬盘控制器的原理框图。

图3为本发明另一种实施方式的固态硬盘控制器的原理框图。

如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明提供的技术方案作进一步说明。

现有技术中，ssd在运行过程中必须要使用到dram，从而导致固态硬盘成本增加。针对该技术缺陷，本发明提出了一种全新的ssd主控缓存架构，参见图2，所示为本发明固态硬盘控制器的原理框图，该固态硬盘控制器集成封装为单颗芯片，其内至少包括cpu、主控接口控制器、闪存控制器和缓存单元，其中，

所述cpu与主控接口控制器、闪存控制器和缓存单元相连接，用于控制固态硬盘控制器的工作；

所述主控接口控制器采用pcei、sata或sas等接口，与外部主机相连接，用于与外部主机进行数据传输；

所述缓存单元采用sram，用于缓存主控接口控制器接收的数据；

所述闪存控制器与flash相连接，用于将所述缓存单元中的数据存储至flash中。

上述技术方案中，采用sram替换了dram，由于sram与主控芯片采用相同的工艺，从而能将缓存集成到主控芯片之中，在固态硬盘设计中无需外加dram。

参见图3，所示为本发明另一种实施方式的固态硬盘控制器的原理框图，还设置缓存控制器，所述缓存控制器与cpu、主控接口控制器、闪存控制器和缓存单元相连接，用于根据cpu的指令控制所述缓存单元。通过缓存控制器能够更方便控制缓存单元，具体控制机制如下：

假设缓存单元的带宽为4gb/s，主机接口的写入速率为1gb/s，数据由主机接口传入，主机接口控制器负责对传入的数据进行解码和校验，而后通知缓存单元控制器有数据需要传入，缓存单元控制器则向cpu申请系统总线的使用权，缓存单元控制器获得系统总线使用权后，直接将需要传入的数据直接存入缓存单元中并通知闪存控制器，而后闪存控制器直接将缓存单元中数据取出写入到flash当中。由于缓存单元的带宽大于2倍的主机接口端的数据传入带宽，所以该设计不会降低硬盘的数据传输性能。很好的简化的设计以及布局布线的工作，降低了设计的成本。

在一种优选实施方式中，采用缓存单元结构来替代dram并且和现有dram采用相同的高速axi总线结构，在设计时将缓存单元设计集成在主控芯片内部，并在soc内模拟出与dram相同的axi传输总线进行相互通讯。次缓存单元它拥有和dram相同的数据带宽以及数据处理速度。由于采用axi总线结构，能够通过该总线外接dram进行存储扩容，从而即取消了外部dram部分的接口电路以及外连的dram使用缓存单元进行替代，又能保持对原有架构的兼容性。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种固态硬盘控制器，该固态硬盘控制器集成封装为单颗芯片，至少包括CPU、主控接口控制器、闪存控制器和缓存单元，其中，CPU与主控接口控制器、闪存控制器和缓存单元相连接，用于控制固态硬盘控制器的工作；主控接口控制器与外部主机相连接，用于与外部主机进行数据传输；缓存单元采用SRAM，用于缓存主控接口控制器接收的数据；闪存控制器与FLASH相连接，用于将缓存单元中的数据存储至FLASH中。与现有技术相比较，本发明提出了一种全新的SSD主控缓存架构，采用SRAM替换了DRAM，并将缓存集成到主控芯片之中，从而优化了芯片的系统结构，一定程度上优化了PCB的布局布线和缩小尺寸，极大的降低了硬件成本。

技术研发人员：樊凌雁;刘海銮;姚珅
受保护的技术使用者：杭州电子科技大学
技术研发日：2019.07.26
技术公布日：2019.11.05