专利名称：固态硬盘的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子存储技术领域，尤其涉及一种高速、高可靠性的固态硬盘。背景技术：
固态硬盘(Solid State Drive, SSD)主要包括Flash管理芯片和Flash芯片， 与传统硬盘相比其特别之处在于没有机械结构，具有低耗电、耐震、稳定性高、 耐低温等优点。
Flash管理芯片负责完成Flash的管理和数据存储的管理。数据存储的管理 主要是通过写均衡算法(Wear Levelling算法)来保证系统中所有的Flash被均 匀的擦写和使用，以延长整个SSD产品的使用寿命。Flash管理芯片还负责通过 标准接口 (包括SATA-I/SATA-II/PATA/USB )与宿主设备(使用SSD作为存储 的设备)互通。
现有SSD的不足之处在于，都是通过Flash管理芯片直接对Flash进行读 写控制，所以整个SSD的读写速度受到Flash本身读写速度的限制，尽管有些 SSD的读写速度已经超过传统硬盘，但仍然无法满足一些对读写速度有较高要 求的应用场合。同时，现有SSD内部的数据直接存储在Flash上，如果Flash失 效，SSD内的数据也就会丢失，数据存储的可靠性完全依赖于Flash芯片。
发明内容
本发明的目的是设计一种固态硬盘，通过在硬盘里采用主控芯片和Flash管 理芯片两级数据管理来大幅度提高读取速度。
为达到上述目的，本发明提出以下的技术方案
一种固态硬盘，包括
Flash芯片，用于进行数据存储；
Flash管理芯片，与Flash芯片相连，用于对Flash芯片的数据存储进行管理; 主控芯片，与宿主设备相连，还与两个以上Flash管理芯片相连，用于采用 RAID模式算法为Flash管理芯片分配读写数据。
其中，所述主控芯片内部釆用RAID一O模式算法。
其中，所述主控芯片内部采用RAIDJ模式算法。
优选地，主控芯片与四个以上Flash管理芯片相连；
所述主控芯片内部采用RAIDJ)模式算法和RAID—1模式算法。
其中，每一所述Flash管理芯片及与其相连的Flash芯片设置于同一 PCB板。
其中，主控芯片设置于包含Flash管理芯片的PCB板，或设置于独立的PCB板。
其中，两个以上所述PCB板层叠设置于壳体内。
其中，Flash管理芯片通过标准接口 SATA接口、 PATA接口、 USB接口或 私有接口与主控芯片连接。
从以上技术方案可以看出，本发明在一个固态硬盘上由主控芯片作为第一
级管理结构，在主控芯片中实现RAID模式算法；其次，由多个Flash管理芯片
形成第二级管理结构，负责flash芯片管理。两级管理结构共同实现对数据的存
储管理，主控芯片采用RAID模式算法在多个Flash管理芯片下的Flash芯片的
数据进行并行的读取。在这种两级数据管理结构下，系统存取数据的并发通道
数成倍数提高，主控芯片下行连接的Flash管理芯片数目提高一倍，则并行数据
存取通道数也提高一倍，因此SSD数据读取的速度得到大幅度提高，以满足对
读写速度有较高要求的应用场合。
图1为本发明的结构图;
图2为本发明的另一结构图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例及说明书附图对本发明的目的、技术方案以及优点 进行详细的描述。
实施例一
如图l所示，本实施例的固态硬盘，主要包括主控芯片、Flash管理芯片和 Flash芯片
主控芯片作为第一级管理结构，其上行与外部的宿主设备相连，为Flash管 理芯片分配读写数据，在主控芯片中釆用独立冗余磁盘阵列(Redundant Array of Independent Disks, RAID)模式算法；主控芯片下行与两个以上Flash管理芯片 相连。多个Flash管理芯片形成第二级管理结构，下行与Flash芯片相连，并对 Flash芯片的数据存储进行管理。上述两级管理结构共同对数据的存储进行管理， 在主控芯片采用RAID模式算法(包括RAID—0模式和RAID_1模式)在多个 Flash管理芯片的Flash芯片上进行并行的读取，大幅度提高硬盘数据读取的速 度。
在这种两级数据管理结构下，系统存取数据的并发通道数成倍数提高，主 控芯片下行连接的Flash管理芯片数目提高一倍，则并行数据存取通道数也提高 一倍，主控芯片下行连接的Flash管理芯片数目提高两倍，则并行数据存取通道 数也提高两倍，以此类推。例如，主控芯片下行连接2片Flash管理芯片(2通 道)，Flash管理芯片下行管理4颗Flash芯片(4通道)，则并行数据存取通道 就有8个通道。两层管理结构使得可以在第一级结构的主控芯片连接更多的 Flash管理芯片，从而了增加SSD的Flash芯片，由于整个系统的并行数据存取 通道数增加，因此SSD数据读取的速度得到大幅度提高，以满足对读写速度有 较高要求的应用场合。
宿主设备通常为数据的使用设备，例如PC、工控机等，它们通过标准的接 口存取SSD中的数据。Flash管理芯片通过标准接口 SATA接口、 PATA接口、 USB接口或私有接口与主控芯片连接。
本发明在同一块固态硬盘(Solid State Disk, SSD)内部采用主控芯片和多
个Flash管理芯片共同完成数据的存储管理，其中RAID控制芯片负责完成数据 在多块Flash管理芯片之间进行数据的读写分配，Flash管理芯片(管理SSD子 板)通过标准接口 (包括SATA-I/SATA-II/PATA/USB接口等)或私有接口与主 控芯片连接，Flash管理芯片实现对Flash芯片的连接和管理，同时在SSD内部 采用了双层或多层的PCB板技术以提供更高的数据存储容量。
在本实施例中，可以在主控芯片内部采用RAID一0模式算法，主控芯片作 为第一级管理结构，其连接两个以上的Flash管理芯片，多个Flash管理芯片形 成第二级管理结构，两个管理结构共同实现SSD速度读写速度的提升。在 RAID—0工作模式下，当宿主设备对SSD进行数据存取时，主控芯片会对数据 进行分割并同时对两个Flash管理芯片进行并行读写，为SSD提供更高的数据 读写速度。
主控芯片采用RAID一O模式算法对多个Flash管理芯片下的Flash芯片的数 据进行并行的写入和读取，通过数据的并发读写以大幅度提高SSD数据读写的 速度，以满足对读写速度有较高要求的应用场合。
在本实施例中，可以在主控芯片内部采用RAID_1才莫式算法，主控芯片作 为第一级管理结构，其连接两个以上的Flash管理芯片，多个Flash管理芯片形 成第二级管理结构，两个管理结构共同实现数据的冗余存储以提高数据存储的
可靠性。
由于Flash芯片的擦写次数有一定限制，导致基于Flash实现的SSD使用
寿命有限，并且在使用过程中随着擦写次数的增加，数据存储的可靠性将会越 来越低。
在数据以RAID一1模式在多个Flash管理芯片下的Flash上进行1: 1的冗 余方式进行存储，通过l: 1的冗余数据存储大幅度提高了数据存储的可靠性， 解决了数据因为单片Flash、芯片失效而丟失的问题，为SSD应用在关键数据的 存储领域提供保障。
对于对数据存储可靠性要求较高的应用场合，主控芯片将工作在RAID—1 模式下，当宿主设备对SSD进行数据存储时，主控芯片会同时对两个Flash管 理芯片进行相同数据的读写，以使两个Flash管理芯片所控制的Flash芯片形成 1: 1冗余备份，在RAID一1模式下被存储数据不会因为任何一块SSD子板上的 Flash芯片失效而失效，因此SSD具有更好的数据存储可靠性，使SSD更适合 应用在关键数据的存储领域。
需要说明的是，在不脱离本发明技术构思的前提下，做出的若干变形和改 进，包括采用FPGA和逻辑软件实现RAID控制功能和Flash管理功能，并釆 用与本发明类似的系统结构实现的产品方案；或者采用其他含有RAID功能的 功能类似的控制芯片和与Flash管理芯片功能类似芯片，并采用与本发明类似的 系统结构实现的产品方案，这些都应当属于本发明的保护范围。
实施例二
如图2所示，本实施例的SSD包含主控芯片及与其相连的四个以上Flash 管理芯片，所述主控芯片内部釆用RAID—0模式算法和RAID_1模式算法。
以主控芯片及与其相连的四个Flash管理芯片的例子进行说明 主控芯片作为第 一级管理结构，可以对其中两个Flash管理芯片采用RAID—0 模式进行数据分配，即主控芯片对数据进行分割并同时对两个Flash管理芯片进
行读写，为SSD提供更高的数据读写速度。
此外，主控芯片可以对其中另外两个Flash管理芯片采用RAID一1模式进行 数据分配，即主控芯片同时对两个Flash管理芯片进行相同数据的读写，以使两 个Flash管理芯片所控制的Flash形成1: 1冗余备份，在RAID一1模式下被存储 数据不会因为任何一块SSD子板上的Flash芯片失效而丢失，提高SSD数据存 储的可靠性。
主控芯片与多个Flash管理芯片相连，多个Flash管理芯片形成第二级管理 结构，下行与Flash芯片相连，并对Flash芯片的数据存储进行管理。
采用本实施例混合工作模式可以同时提高SSD的存取速度和存储数据的可 靠性。
在本发明中，每一 Flash管理芯片及与其相连的Flash芯片可以设置于同一 PCB板，作为一个SSD子板。主控芯片可以设置于SSD子板，也可以设置于独 立的PCB板。在本发明中，多个PCB板可以层叠设置于SSD的壳体内。
由于Flash芯片的引脚较多，如果没有采用主控芯片直接将两个SSD子板
连接在一起，则需要将Flash芯片的大量引脚从一个PCB板穿插到另一个PCB
板上，其实现的难度极大。在采用了主控芯片之后，多层PCB板的层叠实现更
容易。本发明内部采用的两块SSD子板层叠安装的方式，保证了在有限的空间
内提供更多的Flash芯片安装位置，从而使得SSD中可以容纳更多的Flash芯片，
SSD因此可以获得更大的容量。
本发明通过采用双层或多层PCB板的层叠结构来增加Flash芯片的布局空 间，从而使得SSD中可以容纳更多的Flash芯片，SSD因此可以获得更大的容 量。进一步，由于目前Flash芯片制成工艺的问题，导致单块小容量Flash芯片 的成本远低于大容量Flash芯片，因此在总容量相同的情况下，本发明采用层叠 PCB板结构的硬盘的成本远低于通过采用大容量Flash芯片的硬盘的成本，具有 良好的商业前景。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和 改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附 权利要求为准。
权利要求
1.一种固态硬盘，其特征在于，包括:Flash芯片，用于进行数据存储；Flash管理芯片，与Flash芯片相连，用于对Flash芯片的数据存储进行管理；主控芯片，与宿主设备相连，还与两个以上Flash管理芯片相连，用于采用RAID模式算法为Flash管理芯片分配读写数据。
2.根据权利要求1所述的固态硬盘其特征在于，所述主控芯片内部采用 RAID一O模式算法。
3、 根据权利要求1所述的固态硬盘，其特征在于，所述主控芯片内部采用 RAID_1模式算法。
4、 根据权利要求1所述的固态硬盘，其特征在于，主控芯片与四个以上Flash 管理芯片相连；所述主控芯片内部采用RAID—0模式算法和RAID一1模式算法。
5、 根据权利要求1所述的固态硬盘，其特征在于，每一所述Flash管理芯 片及与其相连的Flash芯片设置于同一 PCB板。
6、 根据权利要求5所述的固态硬盘，其特征在于，主控芯片设置于包含Flash 管理芯片的PCB板，或设置于独立的PCB板。
7、 根据权利要求5所述的固态硬盘，其特征在于，两个以上所述PCB板层 叠设置于壳体内。
8、 根据权利要求1所述的固态硬盘，其特征在于，Flash管理芯片通过标准 SATA接口、 PATA接口、 USB接口或私有接口与主控芯片连接。
全文摘要
本发明公开了一种固态硬盘，包括Flash芯片，用于进行数据存储；Flash管理芯片，与Flash芯片相连，用于对Flash芯片的数据存储进行管理；主控芯片，与宿主设备相连，还与两个以上Flash管理芯片相连，用于采用RAID模式算法为Flash管理芯片分配读写数据。所述主控芯片内部采用RAID算法。本发明在一个固态硬盘上由主控芯片作为第一级管理结构，由多个Flash管理芯片形成第二级管理结构，通过两级管理结构共同实现对数据的存储管理，大幅度提高了SSD数据读写的速度和数据存储的可靠性，可以满足对读写速度有较高要求的应用场合和关键数据的存储领域。此外本发明还通过采用多层PCB电路设计实现了容量大、成本低的优点。
文档编号G11C7/10GK101373628SQ20081021671
公开日2009年2月25日 申请日期2008年10月14日 优先权日2008年10月14日
发明者于克磊, 涛 宋 申请人:宋 涛;于克磊