一种混合固态硬盘的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子设备存储设备技术领域，尤其涉及一种混合固态硬盘。
【背景技术】
[0002]随着科技的发展，NAND (NOT AND)型混合固态硬盘已经成为目前主流的非易失存储技术，广泛应用于数据中心、个人电脑、手机、智能终端、消费电子等各个领域，而且仍然呈现需求不断增长的局面。图1所示为传统硬盘结构图，随着科技的发展，固态硬盘技术与传统硬盘技术不同，所以产生了不少新兴的存储器厂商，厂商只需购买NAND存储颗粒，再配以适当的控制芯片，就可以制造固态硬盘了，如图2所示，新一代的固态硬盘普遍采用SATA接口，与传统的机械硬盘兼容。一般的NAND存储器可以分为单层单元NAND (SLC，single-level cell)，多层单元NAND (MLC，multi_level cell)和TLC(triple-level cell)以及3D堆叠NAND。为了提高固态硬盘的读取速度，目前采取一种异构NAND型固态硬盘结构如图2所示，进而可以综合单层单元NAND和多层单元NAND各自的优点，实现大容量的固态硬盘时也同时具备高速的读写性能。
[0003]但随着半导体工艺技术代的不断推进，闪存遇到了越来越多的瓶颈问题，比如浮栅厚度不能随着器件尺寸的缩小而无限制地减薄。此外，闪存的其它技术缺点也限制了其应用，如操作电压高、写入速度慢等。3D制程的非易失性存储器技术是一种将存储单元从平面改为3D垂直堆积的技术，例如现在技术逐渐成熟的3D相变存储器技术(PCM)，因此每一个芯片的存储密度可以做的很大，比如Intel正在研发的3D相变存储器，每个芯片的存储容量可以达到128Gb或者256Gb，在不远的将来甚至更高，比如达到Tb量级。
[0004]3D制程的非易失性存储器存储容量大，读写速度快，但是成本高，而传统NAND或NOR型固态硬盘读写速度慢，擦写寿命短，因此，如何制作存储容量大、读写速度快且擦写寿命长的固态硬盘成为本领域技术人员面临的一大难题。
【发明内容】
[0005]鉴于上述问题，本发明提供一种混合固态硬盘，包括由新型非易失性存储芯片和闪存存储芯片存储构成的存储阵列、控制存储器和逻辑电路层，其中逻辑电路层中设置有新型非易失性存储芯片的外围电路和存储控制器电路，该技术方案具体为:
[0006]一种混合固态硬盘，其中，所述混合固态硬盘包括:
[0007]存储阵列芯片，包括新型非易失性存储芯片阵列和闪存存储芯片阵列，以非易失的存储数据；
[0008]存储控制器，与所述存储阵列芯片连接，执行固件程序和算法，控制对所述存储阵列芯片的读、写以及擦除操作，与外围设备进行数据传输。
[0009]上述的混合固态硬盘，其中，所述新型非易失性存储芯片阵列包括相变存储器芯片阵列、磁阻存储器芯片阵列、铁电存储器芯片阵列和电阻存储器芯片阵列。
[0010]上述的混合固态硬盘，其中，所述闪存存储芯片阵列包含NAND和/或NOR型闪存存储芯片阵列。
[0011]上述的混合固态硬盘，其中，进一步的，所述新型非易失性存储芯片为3D制程的非易失性存储芯片，且:
[0012]所述3D制程的新型非易失性存储芯片包含有逻辑电路层，该逻辑电路层包括第一区域和第二区域，所述第一区域制备有所述3D制程的非易失存储芯片的外围逻辑电路，所述第二区域制备有所述存储控制器电路，以实现将所述存储控制器电路同所述3D制程的新型非易失性存储器芯片集成在同一颗芯片内。
[0013]上述的混合固态硬盘，其中，所述混合固态硬盘的对外接口还可以为符合EMMC协议标准的接口，以用于实现嵌入式多媒体卡功能。
[0014]上述的混合固态硬盘，其中，所述闪存存储芯片的FTL数据保存至所述新型非易失性存储芯片中。
[0015]上述的混合固态硬盘，其中，所述FTL数据包括所述混合固态硬盘的操作系统、固件程序、算法和逻辑地址到物理地址的映射表。
[0016]上述的混合固态硬盘，其中，所述算法包括损耗均衡算法、垃圾回收算法和空间分配算法。
[0017]上述的混合固态硬盘，其中，所述混合固态硬盘包括自学习模块，该功能通过软件或硬件的方式实现，以将所述闪存存储芯片阵列中擦写最频繁的数据转存至所述新型非易失性存储芯片中。
[0018]上述的混合固态硬盘，其中，所述自学习模块包括:
[0019]数据获取单元，获取所述混合固态硬盘的闪存存储芯片中被访问的用户应用程序和/或数据；
[0020]存储单元，存储所述数据获取单元获取到的用户应用程序和/或数据；
[0021]统计模块，统计所述存储单元中的应用程序和/或数据，得出访问频率超过一阈值的用户应用程序和/或数据；
[0022]转存模块，将所述访问频率超过阈值的用户应用程序和/或数据转存至所述新型非易失性存储芯片。
[0023]上述技术方案具有如下优点或有益效果:
[0024]本技术方案提供的一种混合固态硬盘，较传统NAND或NOR型闪存的固态硬盘，读写速度更快，擦写寿命更长；相比于最新技术的基于新型非易失性存储器的固态硬盘，成本低且集成度高，有利于节省固态硬盘的功耗和成本。
【附图说明】
[0025]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、夕卜形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
[0026]图1为传统的固态硬盘结构示意图；
[0027]图2为一种异构NAND固态硬盘结构；
[0028]图3为本发明一优选实施例中一种混合固态硬盘结构；
[0029]图4为本发明另一实施例中一种混合固态硬盘结构；
[0030]图5为本发明3D制程的非易失性存储器芯片侧面图；
[0031]图6为本发明3D制程的非易失性存储器芯片俯视图；
[0032]图7A-7B本发明一种FTL数据存储方法结构示意图；
[0033]图8A-8B本发明增加自学习模块的混合固态硬盘结构示意图；
[0034]图9为传统的EMMC结构示意图；
[0035]图10为基于本发明存储器结构的EMMC示意图。
【具体实施方式】
[0036]参见图3所示结构，本发明提供一种混合固态硬盘，其中，该混合固态硬盘包括:
[0037]存储阵列芯片，包括新型非易失性存储芯片阵列和闪存存储芯片阵列，以非易失的存储数据；
[0038]存储控制器，与存储阵列芯片连接，执行固件程序和算法，控制对所述存储阵列芯片的读、写以及擦除操作，与外围设备进行数据传输。
[0039]作为本发明一个优选实施例，新型非易失性存储芯片阵列包括相变存储器芯片阵列、磁阻存储器芯片阵列、铁电存储器芯片阵列和电阻存储器芯片阵列。
[0040]作为本发明一个优选实施例，闪存存储芯片阵列包含NAND和/或NOR型闪存存储芯片阵列。
[0041]作为本发明一个优选实施例，参见图4所示结构，新型非易失性存储芯片为3D制程的新型非易失性存储芯片。采用3D制程的新型非易失性存储芯片技术是一种将新型非易失性存储单元从平面工艺改为3D垂直制造工艺的技术，存储单元做在硅片之上，而且可以堆叠很多层，因此每一颗芯片的存储密度可以做的很大，由于3D制程的新型非易失性存储芯片的存储阵列位于在硅片之上，因而硅片之下会留有很多空间来制造晶体管逻辑电路。随着对存储容量的需求越来越大，硅片之上的存储阵列也就越来越大，而相应的硅片之下的逻辑电路却增加不多，因此会空出很多区域空间。
[0042]参见图5所示结构，3D制程的新型非易失性存储芯片还包括硅衬底1、逻辑电路层2和存储阵列3。
[0043]在此基础上，进一步的，参见图6所所示结构，3D制程的新型非易失性存储芯的逻辑电路层2包括第一区域4和第二区域5，第一区域制备有3D制程的非易失存储芯片的外围逻辑电路，例如升压电路、译码电路、感应电路、控制电路以及1电路等，该电路仅仅占整个逻辑电路层2很少的部分，因为3D存储阵列占据了很大的部分。第二区域制备有存储控制器电路，以实现将存储控制器电路同3D制程的新型非易失性存储器芯片集成在同一颗芯片内。该方案大大增加了芯片集成度，提高了 3D制程的新型非易失性存储芯片硅衬底面积利用率，减少了混合固态硬盘的母板走线，有利于节省混合固态硬盘的功耗和成本。
[0044]作为本发明一个优选实施例，逻辑电路层的面积不小于存储阵列层的面积。
[0045]作为本发明一个优选实施例，混合固态硬盘的对外接口还可以为符合EMMC协议标准的接口，以用于实现嵌入式