一种混合异构nand固态硬盘的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及集成电路技术领域，尤其设及一种混合异构NAND固态硬盘。
【背景技术】
[0002]NAND型固态硬盘已经成为目前主流的非易失存储技术，广泛应用于数据中屯、、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。NAND 的制造工艺也已经发展到了 16皿，并从二维的制造工艺向Ξ维的制造工艺转化。一般的 NAND存储器可W分为单层单元NAND(化C，Single-levelcell)和多层单元NAND(MLC， Multi-levelcell)。SLC就是一个存储单元存储化it数据，其特点是成本高、容量小、 速度快，可擦写次数巧η化ranee)高达10万次，比MLC固态硬盘高10倍，数据保持能力 (Retention)可长达10年。MLC就是一个存储单元可W存储多个bit数据，目前可W实现 每单元存储化it和3bit数据，其最大特点就是容量大成本低，但是速度慢，耐久寿命也较 低，数据保持能力也会下降。SLC和MLCNAND固态硬盘的性能对比如表1所示。根据二者 之间性能的差异，SLC和MLCNAND固态硬盘在应用中也差别很大。
[0003]
[0004] 表1(V代表优势） 阳00引为了综合SLC和MLCNAND闪存的优点，提出了一种混合异构NAND固态硬盘，如图 1所示，该NAND存储器中包含N级NAND存储器忍片，随着级数增加，NAND忍片的数据保持 能力和耐写寿命都会越来越差，操作功耗也越来越大。比如，第一级为单层单元（SLC)NAND 忍片，第二级可W为每单元化it多层单元NAND忍片，第Ξ级可W为每单元3bit多层单元 NAND忍片，依次类推，而第N级可W为目前最先进的3D堆叠NAND存储忍片。运种混合异构 NAND型固态硬盘结构综合了化CNAND存取速度快、耐写寿命长、功耗低W及MLCNAND和 3D堆叠NAND成本低、容量大的优点，应用范围将更加广泛。
[0006]NAND闪存的I/O特性与磁盘有很大的不同，首先，闪存除了读写外，还有额外的擦 除操作，并且读写均W页（Page,典型页大小为2邸或4邸）为单位，而擦除必须W-个物理 块度lock,典型大小为64个页）为单位。因此闪存上的擦除操作远慢于读写操作，所需时 间在毫秒级别。此外，闪存不能原位重写的特性使得目前基于闪存的固态硬盘均采取换位 更新的数据更新机制。为了向上层屏蔽闪存的物理特性，将闪存抽象成类似磁盘的块设备， 需要特定的闪存存储管理。目前学术界主要使用闪存转换层（FTL)来存储管理NAND闪存 设备。闪存转换层可固件的方式直接固化在控制忍片中，目前市面上的SSD设备中大 都集成了各厂商自己的FTL算法，不可更改。从功能上讲，闪存转换层需要实现逻辑地址到 物理地址的映射，空间分配，垃圾回收和磨损均衡等。为了防止掉电，从逻辑地址到物理地 址的映射表（MappingT油le)需要存储到非易失性介质中，最简单最实用的方法就是存储 在闪存的各个存储块中，但是映射块本身更新十分频繁，会造成映射表所在块的擦除次数 远高于其他存储块，损耗均衡算法就会定期将映射表数据拷贝到其他擦除次数较少的存储 块中，运种拷贝过程进一步造成闪存存储寿命的降低。
[0007] 因此，提供一种新型的混合异构NAND固态硬盘W解决上述耐久寿命低等缺陷成 为本领域技术人员致力于研究的方向。
【发明内容】
[0008] 针对上述存在的问题，本发明公开了一种混合异构NAND固态硬盘，其主要是基于 SLC闪存擦写周期高于MLC闪存和3D闪存的特点，利用化C闪存来存储异构固态硬盘上所 有NAND忍片的映射表，从而整体上提高混合异构NAND固态硬盘的耐久寿命，其具体的技术 方案为：
[0009] 一种混合异构NAND固态硬盘，其中，包括：
[0010] 存储逻辑控制器；
[0011] 若干NAND存储器忍片组，所述若干NAND存储器忍片组分为N个级别，且第Μ级 NAND存储器忍片组的数据存储访问速度大于第Μ+1级NAND存储器忍片组的数据存储访问 速度，第Μ级NAND存储器忍片组的数据保持能力和耐写寿命优于第M+1级NAND存储器忍 片组的数据保持能力和耐写寿命；
[0012] 地址存储单元，设置于所述若干NAND存储器忍片组中的第一级NAND存储器忍片 组中，且与所述存储逻辑控制器连接；
[0013] 其中，所述地址存储单元中存储有所述若干NAND存储器忍片组中每个所述NAND 存储器忍片组所对应的逻辑地址到物理地址的映射表，N、Μ均为正整数，且0<Μ < N。
[0014] 较佳的，上述的混合异构NAND固态硬盘，其中，所述存储逻辑控制器用于对所述 第一级NAND存储器忍片组中所存储的逻辑地址到物理地址的映射表进行读操作、更新操 作或重建操作。
[0015] 较佳的，上述的混合异构NAND固态硬盘，其中，所述混合异构NAND固态硬盘还集 成有缓存器，所述存储逻辑控制器通过所述缓存器对所述第一级NAND存储器忍片组中所 存储的逻辑地址到物理地址的映射表进行所述重建操作。
[0016] 较佳的，上述的混合异构NAND固态硬盘，其中，所述重建操作步骤包括：
[0017] 所述混合异构NAND固态硬盘上电后由所述存储逻辑控制器启动固件程序；
[0018] 所述存储逻辑控制器从所述第一级NAND存储器忍片组读取所述逻辑地址到物理 地址的映射表信息至所述缓存器中，完成所述重建操作。
[0019] 较佳的，上述的混合异构NAND固态硬盘，其中，所述地址存储单元所在的第一级 NAND存储器忍片组与所述存储逻辑控制器集成到SoC系统级控制忍片上。
[0020] 较佳的，上述的混合异构NAND固态硬盘，其中，所述地址存储单元所在的第一级 NAND存储器忍片组中每个存储单元结构均采用Gate Last二维NAND金属栅工艺。
[0021] 较佳的，上述的混合异构NAND固态硬盘，其中，所述地址存储单元所在的第一级 NAND存储器忍片组与所述存储逻辑控制器通过Gate Last二维NAND金属栅工艺集成于所 述SoC系统级控制忍片上。
[0022] 较佳的，上述的混合异构NAND固态硬盘，其中，所述若干NAND存储器忍片组中的 第一级NAND存储器忍片组为一个单层单元NAND忍片组，第K级NAND存储器忍片组为每单 元化it多层单元NAND忍片组，第N级NAND存储器忍片组为3D堆叠NAND忍片组； 阳02引其中，K、L均为正整数，且1 <K<N，KL。
[0024]较佳的，上述的混合异构NAND固态硬盘，其中，所述地址存储单元中存储有所述 混合异构NAND固态硬盘的固件程序、闪存转换层算法、垃圾回收算法和均衡损耗算法。
[00巧]上述技术方案具有如下优点或有益效果：
[0026] 本发明公开了一种混合异构NAND固体硬盘，由存储逻辑控制器和多个NAND忍片 组构成，其基于SLC闪存擦写周期高于MLC闪存和3D闪存的特点，利用SLC闪存来存储异 构固态硬盘上所有NAND忍片的映射表，从而整体上提高混合异构NAND固态硬盘的耐久寿 命、提高了对映射表的读取速度、更新速度和重建速度，一定程度上降低了对映射表的读取 和更新损耗。
【附图说明】
[0027] 通过阅读参照W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、外 形和优点将会变得更加明