通过写扼制的廉价固态存储的制作方法
【专利说明】通过写扼制的廉价固态存储
[0001 ]
[0002]现代存储介质不仅包括按物理顺序方式存储数据的介质(诸如传统的磁性和光存储介质)，而且还包括按物理随机方式存储数据的介质(诸如基于固态的存储介质)。这样的物理随机介质允许任何一个数据块与任何其他数据块一样高效地被访问。现今普遍可用的各存储介质之间的这些和其他物理区别导致在容量、属性和性能方面不同的存储介质。例如，磁性和光学介质要求读写装置，该读写装置物理地从设备头的物理位置移动到块的物理位置。因此，这样的存储介质可读或写数据的速度取决于数据在该介质上的位置的邻近度，因为设备头必须从一个位置物理地转移到另一位置。相反，固态存储介质可通过电子信号读和写数据，而无需任何物理移动的部件。结果，存储在这样的介质上的数据可以用不取决于数据的特定位置的效率被写或读在旋转介质上。
[0003]从数据中心环境内的使用角度来说，固态存储介质被认为具有由于磁性存储介质的特定性能优点。例如，固态存储介质一般被认为比磁性存储介质更功率高效、更耐久且更不易造成物理紊乱和故障，因为如先前所指示的，固态存储介质可不包括移动部件。这样的优点可能在数据中心环境中是重要的，其中以较高的温度操作这样的数据中心可导致由冷却装置的更少能量利用引起的货币节省，并且其中固态存储介质的增加的功率效率可导致由存储介质本身的更少能量利用引起的进一步货币节省。此外，固态存储介质一般被认为能够比磁性存储介质更快速地读和写数据，这可在数据中心环境以及其他计算环境中提供益处。
[0004]不幸地是，对于给定量的存储容量，固态存储介质通常比磁性存储介质贵几个量级。这样的费用在很大程度上由固态存储介质的封装方面的低效造成。具体地，固态存储介质包括存储数据比特的各个基于晶体管的块。这样的块被制造在晶片上，这些晶片被分割成从该晶片中切片出的多个管芯片。每一管芯可包括上千或甚至上百万个这样的块，并且一个或多个管芯可形成基于固态的存储介质的基础。各个体固态块可具有不同的能力，其中一些块能够比其他块有更大的性能和/或耐久性。在用管芯构建基于固态的存储介质时，管芯故障(包括实现特定性能或耐久性阈值的故障)可导致整个基于固态的存储介质被认为不适于转售。这样的严苛标准可导致显著的浪费，从而增加固态存储介质的成本。
[0005]挺述
[0006]在一个实施例中，固态存储介质可以是未经测试的，并且由此可包括可具有不同能力的固态块。这样的未经测试的固态存储介质比通常可用的基于固态的存储介质便宜几个量级，因为这样的通常可用的固态存储介质的价格考虑了被制造但由于在测试后发现的不充足的能力而没有被销售的大比例的固态存储介质。
[0007]在另一实施例中，初始测试可对包括可具有不同能力的固态块的固态存储介质执行。这样的初始测试可经验地标识出每一固态块或各个体块分组的能力，并且可这样的信息以通知对固态存储介质的后续利用。
[0008]在进一步实施例中，数据被写到固态存储介质的速度可根据经验地标识出的固态存储介质的能力被扼制(throttle)。通过扼制数据被写到固态存储介质的速度，某些固态块可能没有被利用到其完整性能潜力的地步，但更大量的固态块可被利用，从而导致更大的存储容量。此外，通过扼制数据被写到固态存储介质的速度，固态存储介质的耐久性可被增加。
[0009]在又一实施例中，对数据被写到固态存储介质的速度的扼制可具有与数据可被写到类似环境中可利用的传统磁性存储介质的速度相当的下限。固态存储介质可因此至少与竞争传统磁性存储介质一样快地写数据，并且由于这样的较慢的写速度所固有的较大利用率，可与竞争传统磁性存储介质一样廉价。然而，该固态存储介质相比于竞争传统磁性存储介质可显著更快地使数据从其读出，并且相比于竞争传统磁性存储介质可更可靠、更功率高效、并且更耐久。
[0010]在又一实施例中，经验地标识出的固态存储介质的能力可允许将各个体固态块或各个体块分组入仓到可包括不同性能阈值的仓(bin)中。对这样的不同性能的箱的利用可基于标识要被存储在这样的仓上的数据的各方面的元数据。任选地，这样的仓可定义不同的逻辑存储卷。
[0011]提供本概述以便以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。
[0012]当参考附图阅读以下详细描述时，将使得其它特征和优点是显而易见的。
[0013]附图简述
[0014]以下详细描述在结合附图参考时可得到最佳的理解，附图中:
[0015]图1是具有与其耦合的示例性基于固态的存储设备的示例性计算设备的框图；
[0016]图2是对固态存储介质的示例性初始测试的层级图；
[0017]图3是对由经验地收集的性能数据通知的固态存储介质的示例性利用的层级图；以及
[0018]图4是对未经测试的固态介质的示例性利用的流程图。
[0019]详细描述
[0020]以下描述涉及通过根据经验地推导出的能力对固态存储介质进行写扼制来获得基于固态的存储设备的许多益处，同时使与其相关联的成本最小化。由于没有原本在测试并随后丢弃其能力不满足严刻的制造商标准的固态存储介质中固有的浪费，未经测试的固态存储介质可被廉价地获得。未经测试的固态存储介质可通过测试过程来初始化，该测试过程可经验地标识出这样的固态存储介质内的各个体固态块或块分组的能力。这样的经验地获得的能力信息可被利用来扼制数据被写到固态存储介质的速度。通过扼制数据被写到固态存储介质的速度，可利用更好质量的固态块，从而以降低的成本导致更好的存储容量。此外，通过扼制数据被写到固态存储介质的速度，固态存储介质的耐久性可被增加。该写扼制可具有与数据可被写到可在相似环境中利用的传统磁性存储介质的速度等效的下限。固态存储介质可因此至少与竞争传统磁性存储介质一样快地写数据，并且由于这样的较慢的写速度所固有的较大利用率，可与竞争传统磁性存储介质一样廉价。然而，该固态存储介质相比于竞争传统磁性存储介质可显著更快地使数据从其读出，并且相比于竞争传统磁性存储介质可更可靠、更功率高效、并且更耐久。经验地标识出的固态存储介质的能力可允许将各个体固态块或各个体块分组入仓到可包括不同性能阈值的仓(bin)中。对这样的不同性能的仓的利用可基于标识要被存储在这样的仓上的数据的各方面的元数据。任选地，这样的仓可定义不同的逻辑存储卷。
[0021]本文中描述的技术关注于但不限于基于固态的存储设备。相反，以下描述的机制同等地适用于包括可具有不同能力的各个体单元的任何类型的存储介质，使得存储介质的制造商接受存储介质或由于仅个体单元中的一些个体单元的能力降低而丢弃存储介质的大部分，由此导致用于恢复丢弃的存储介质的制造花费的高成本。
[0022]作为背景，对传统的基于固态的存储设备的生产也导致对被认为具有不足以供后续转售能力的固态材料的生产。因此，这些被认为不能卖的材料的制造成本被合并到了其能力被发现足以供后续转售的材料的销售价格中，由此增加了那些材料的价格。更具体地并且如本领域的技术人员将知晓的，诸如供在基于固态的存储设备中使用的固态存储介质通常被生产在硅晶片或其他类似材料上。每一晶片的大小通常被设为适应固态存储介质的多个“管芯”。这些管芯通过被称为“切块”的过程与晶片分离，并且随后被封装以供在例如基于固态的存储设备中的后续利用。在将每一经封装的管芯用于这样的存储设备中之前，测试每一经封装的管芯以确保其能力满足预定阈值。
[0023]固态存储介质管芯的经测试的能力包括将存储数字数据比特的各个体固态组件或“±夬”的性能、这样的固态块的耐久性和其他能力，诸如其电压阈值、其保留力等等。例如，一些固态块可能能够比其他固态块更快速地使数据写到它们上。类似地，作为另一示例，一些固态块可被预期能够比其他固态块经历更多重写循环，并可由此被认为具有更大的耐久性。通常，固态存储介质管芯被设计成具有限定的存储能力，诸如例如一千兆字节。为了作为一千兆字节固态存储芯片来销售，经封装的管芯必须包括足够量的固态块来存储值一千兆字节的数据，其中那些固态块中的每一者已被确认为至少具有阈值性能水平、阈值耐久性水平和其他类似的测试能力。如果经封装的管芯中不存在足够的固态块满足那些阈值能力水平，例如如果不存在足够的此类固态块来存储一千兆字节的数据，则那个经封装的管芯无法作为一千兆固态存储芯片来销售，并且可能只是被丢弃。即使在管芯确实具有满足某一下阈值能力水平、有足够的量来存储值一千兆字节或更多的数据的固态块的情况下，情况也是这样的。
[0024]因此，固态存储芯片的成本不仅基于与那个特定芯片相关联的开销和制造成本，而且还基于与其管芯由于缺少满足阈值能力水平的足够量的固态块而被丢弃的所有芯片相关联的成本。更具体地，固态存储介质(诸如前述被封装在固态存储芯片中的管芯)的定价是依据第一建立阈值能力水平来建立的，随后标识满足这样的阈值能力水平的某数量的固态存储介质，并随后最终将这样的固态存储介质的价格设置成使得以这样的价格对满足这样的阈值能力水平的该数量的固态存储介质的销售组足以覆盖制造确实满足该阈值能力水平的固态存储介质以及因不满足这样的阈值能力水平而被丢弃的固态存储介质两者的制造成本。
[0025