专利名称：监测半导体存储设备可靠性的方法及其装置的制作方法
技术领域：
本申请涉及信息存储技术领域，更具体地说，涉及半导体存储设备的可靠性监测。
背景技术：
随着计算机行业的迅速发展，存储设备(例如硬盘等)的容量不断提升，存储设备 的损坏将带来巨大的损失，因此，需要提供一种监测存储设备的可靠性以确保存储设备能 够安全、可靠地工作的方法。现有的存储设备监测技术主要是针对传统的机械式硬盘而提出的，其主要对机械 式硬盘的磁头、磁盘、马达、电路等机械部分进行监测。然而，对于目前流行的半导体存储设 备(电子式硬盘)，传统监测技术则不能有效监测半导体存储设备的可靠性。
发明内容
本申请旨在提供一种监测半导体存储设备尤其是半导体存储设备可靠性的方法， 能有效监测半导体存储设备的可靠性。根据本发明的一个方面提供了一种监测半导体存储设备可靠性的SMART方法，其 中，半导体存储设备包括半导体存储介质，该方法包括执行SMART命令，获取半导体存储 介质的擦写信息；将擦写信息与预设的寿命阈值进行比较；以及根据比较的结果，确定半 导体存储设备的可靠性。根据一种实施方式，半导体存储介质包括多个物理块，擦写信息可以包括半导体 存储介质的各个物理块的擦写次数中的最大值或平均值，并且擦写信息记录在SMART日志 中。根据另一种实施方式，寿命阈值可以包括物理块的最大可擦写次数阈值或平均可 擦写次数阈值，并且寿命阈值可以预先存储在SMART日志中。根据另一种实施方式，当对一物理块执行擦写操作后，可以更新该物理块的擦写 次数，并将更新的擦写次数写入SMART日志。根据另一种实施方式，寿命阈值可以包括至少一个级别的阈值，其中，可以根据擦 写信息与至少一个级别的阈值分别进行比较的结果，确定半导体存储设备的报警状态等 级。根据另一种实施方式，监测方法进一步包括根据半导体存储设备的报警状态等 级，通过SMART命令输出报警状态。根据本发明的另一个方面提供了一种监测半导体存储设备可靠性的方法，半导体 存储设备包括半导体存储介质，该方法包括获取半导体存储介质的擦写信息；将擦写信 息与预设的寿命阈值进行比较；以及根据比较的结果，确定半导体存储设备的可靠性。根据一种实施方式，寿命阈值可以包括至少一个级别的阈值，其中，根据擦写信息 与至少一个级别的阈值分别进行比较的结果，确定半导体存储设备的报警状态等级。根据另一种实施方式，半导体存储介质包括多个物理块，擦写信息可以包括半导体存储介质的各个物理块的擦写次数中的最大值或平均值，寿命阈值可以包括物理块的最大可擦写次数阈值或平均可擦写次数阈值。根据本发明的另一个方面提供了一种半导体存储设备，该半导体存储设备包括半 导体存储介质和控制模块，该控制模块包括获取模块，其获取半导体存储介质的擦写信 息；比较模块，其将擦写信息与预设的寿命阈值进行比较；确定模块，其根据比较的结果， 确定半导体存储设备的可靠性。由于现有的用于机械式硬盘的可靠性监测技术并不涉及物理块擦写次数的监测 和判断，因此不能根据半导体存储介质中的物理块的擦写次数提供半导体存储设备的可靠 性的监测信息。在本申请中，通过将擦写次数引入可靠性监测技术，则能有效监测半导体存 储设备的可靠性。
图1示出了根据本申请的一个方面的第一实施方式的半导体存储设备的方框图；图2示出了根据本申请的一个方面的第二实施方式的半导体存储设备的方框图；图3示出了根据本申请的另一个方面的第一实施方式的监测半导体存储设备可 靠性的方法流程图；图4示出了根据本申请的另一个方面的第二实施方式的监测半导体存储设备可 靠性的方法流程图；图5示出了根据本申请的另一个方面的监测半导体存储设备可靠性的方法的第 三实施方式的流程图；图6示出了通过改进的SMART技术来实现本申请所提出的监测半导体存储设备可 靠性的方法的应用系统；图7是根据本申请的改进的SMART技术的一个实施例中的SMART日志的示意图；图8是根据本申请的改进的SMART技术的另一个实施例中的SMART日志的示意 图；图9是根据本申请的改进的SMART技术的一个实施例中的SMART状态返回命令的 示意图；以及图10是图9中的SMART状态返回结果的示意图。
具体实施例方式下面结合附图具体描述根据本申请的能够监测自身可靠性的半导体存储设备，及 其监测方法。图1示出了根据本申请的一个方面的半导体存储设备的第一实施方式，该半导体 存储设备1包括控制模块11和半导体存储介质12，半导体存储介质12可以包括一片或多 片闪存介质120。其中，每片闪存介质包括多个物理块121。我们把对某个物理块所执行的擦或写的次数称为该物理块的擦写次数，通常，物 理块的使用寿命主要由该物理块的最大可擦写次数来决定。一旦超过了最大可擦写次数， 该物理块的可靠性就会降低。本申请提供的半导体存储设备能够监测自身的半导体存储介 质12中的所有闪存介质120中的各个物理块的擦写次数，从而及时发现并报告出现了超过了最大可擦写次数(使用寿命)的物理块的情况，以便于用户及时备份数据或者更换存储装置如图1所示，根据本申请的半导体存储设备的第一实施方式的控制模块11包括获 取模块111，比较模块112，以及确定模块113。获取模块111能够获取所有闪存介质120中 的各个物理块的擦写信息。根据一个实施例，擦写信息包括各个物理块的擦写次数中的最 大值，其中，最大值是指对半导体存储介质的所有物理块的擦写次数进行比较而得到的最 大数值。根据另一个实施例，擦写信息包括各个物理块的擦写次数的平均值，其中，平均值 是指对半导体存储介质的所有物理块的擦写次数进行平均而得到的平均数值。比较模块112能够将获取的擦写信息与预先设置的寿命阈值进行比较。例如，当 擦写信息包括各个物理块的擦写次数的平均值时，预先设置的寿命阈值可以是物理块的最 大可擦写次数。可选地，当擦写信息包括各个物理块的擦写次数的平均值，预先设置的寿命 阈值可以是平均擦写阈值。其中，平均擦写阈值可以根据实际应用来设定，例如与物理块的 最大可擦写次数成比例。确定模块113通过比较的结果确定半导体存储设备是否可靠。例如，当获取的擦 写信息大于预设寿命阈值时，确定半导体存储设备处于报警状态，否则，确定半导体存储设 备处于可靠状态。可选地，根据本申请的半导体存储设备可以进一步包括提示模块(未示出)，当确 定模块113确定半导体存储介质处于警告状态后，提示模块输出警告信息以提示用户存储 介质的可靠性降低，需要进行数据备份。本领域普通技术人员可以理解，本申请中的半导体存储设备可包括固态硬盘、闪 存盘、闪存卡，例如 SmartMedia (SM卡)、Compact Flash (CF 卡)、MultiMediaCard (MMC 卡)、 Secure Digital (SD 卡)、Memory Stick (记忆棒)等。图2示出了根据本申请的一个方面的半导体存储设备的第二实施方式。如图2所 示，与如图1所示的半导体存储设备相比，根据本实施方式的半导体存储设备中的获取模 块111进一步包括记录模块1111和计算模块1112。记录模块1111可以记录每片闪存介质 中的各个物理块的擦写次数。实现上述记录各物理块擦写次数的方式，例如，可以建立擦写 次数记录表，并设置各个物理块的初始擦写次数为“0”，当对某个物理块执行一次擦或写的 操作后，则更新该物理块的擦写次数，即，将该物理块的擦写次数增加“ 1 ”，这样，就可以在 该擦写次数记录表中记录各个物理块的擦写次数。计算模块1112可以根据擦写次数记录表中的记录计算半导体存储介质的擦写信 息，即，各个物理块的擦写次数中的最大值和/或平均值。其中，计算模块对擦写信息的计 算可以是根据各物理块擦写次数的更新实时地计算半导体存储介质的擦写信息，也可以每 隔一定的时间后根据擦写次数记录表的更新定时地计算半导体存储介质的擦写信息。根据本申请的一个方面的半导体存储设备的第三实施方式，可以在比较模块中设 置多个级别的寿命阈值，并且根据擦写信息与多个级别的阈值分别进行比较的结果，确定 半导体存储设备的报警状态等级，从而实现对半导体存储设备的可靠性进行分级报警。下面以两级报警为例，对本实施方式进行说明。在本实施例中，比较模块预先设定 了两个级别的寿命阈值。例如，对于半导体存储介质的物理块最大寿命为1万次的半导体 存储设备，可设定第一阈值为10000，第二阈值为8000。
如果比较模块获得的半导体存储介质的擦写信息低于第二阈值8万次，则确定模 块113确定半导体存储设备的状态值为安全，即，半导体存储设备1处于可靠状态。如果比 较模块获得的半导体存储介质的擦写信息处于第一阈值8万次到第二阈值10万次之间，则 确定模块113确定半导体存储设备的状态值为二级报警，即，半导体存储设备1处于普通警 告状态。如果比较模块获得的半导体存储介质的擦写信息超过第二阈值10万次，则确定模 块113确定半导体存储设备的状态值为一级报警，即，半导体存储设备处于严重警告状态。这样，通过分级预警的方式，能够使用户能够更准确地掌握半导体存储设备所处 的状态，从而根据报警的级别判断是否进行数据备份。本领域技术人员可以理解，以上列举的二级报警仅是出于说明的目的，而不是对 本申请的限制，根据本申请的检测装置可以仅包括一级报警，也可以包括三级或者更多级 别的报警。图3显示了根据本申请的监测半导体存储设备可靠性的方法的流程图。如图3所 示，监测半导体存储设备可靠性的方法包括以下步骤步骤S301，获取半导体存储设备的擦写信息；
步骤S302中，将获取的擦写信息与预先设定的寿命阈值进行比较；步骤S303中，根据比较的结果，确定半导体存储设备的可靠性。根据一种实施方式，半导体存储介质包括多个物理块。擦写信息包括半导体存储 介质的各个物理块的擦写次数中的最大值或平均值。寿命阈值包括物理块的最大可擦写次 数阈值或平均可擦写次数阈值。可选地，当对一物理块执行擦写操作后，更新该物理块的擦 写次数。根据另一中实施方式，寿命阈值包括至少一个级别的阈值，并且能够根据擦写信 息与至少一个级别的阈值分别进行比较的结果，确定半导体存储设备的报警状态等级。可 选地，根据半导体存储设备的报警状态等级，输出报警状态。本申请进一步提出了一种通过改进的SMART技术来实现监测半导体存储设备可 靠性的方法。SMART ("Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology”，自我监测、分 析和报告技术)是对硬盘故障进行检测并实现相对安全的数据保护的技术。传统的SMART 技术是针对机械式硬盘而提出的，技术监测的对象包括磁头、磁盘、马达、电路等机械部分。 而根据本申请所提出的改进的SMART技术能够检测半导体存储设备的擦写次数，并能够及 时给出报警信息，以便于用户及时更换半导体存储设备或者备份其中存储的数据，避免发 生数据丢失等重大损失。如图4所示，根据本申请的监测半导体存储设备可靠性的SMART方法，包括以下步 骤在步骤401中，执行SMART命令，获取半导体存储设备中的半导体存储介质的擦写 信息；在步骤402中，将擦写信息与预设的寿命阈值进行比较；在步骤403中，以及根据比 较的结果，确定半导体存储设备的可靠性。根据一种实施方式，半导体存储介质包括多个物理块。擦写信息包括半导体存储 介质的各个物理块的擦写次数中的最大值或平均值，并且擦写信息记录在SMART日志中。 寿命阈值包括物理块的最大可擦写次数阈值或平均可擦写次数阈值，并且寿命阈值预先存储在SMART日志中。可选地，当对一物理块执行擦写操作后，更新该物理块的擦写次数，并 将更新的擦写次数写入SMART日志。根据另一种实施方式，寿命阈值包括至少一个级别的阈值，并且能够根据擦写信 息与至少一个级别的阈值分别进行比较的结果，确定半导体存储设备的报警状态等级。可 选地，根据半导体存储设备的报警状态等级，能够通过SMART命令输出报警状态。图5显示了根据具有两级报警的监测半导体存储设备可靠性的SMART方法。如图5所示，在步骤501中，执行SMART命令，获取半导体存储设备中的半导体存储介质的擦写信 息；在步骤502中，将通过SMART命令获取的擦写信息与预设的第一阈值进行比较；当擦写 信息大于等于第一阈值时，在步骤503中确定半导体存储设备处于一级报警状态，否则，进 入步骤504 ；在步骤504中，将通过SMART命令获取的擦写信息与第二阈值进行比较，当擦 写信息大于等于第二阈值时，在步骤505中确定半导体存储设备处于二级报警状态；否则， 进入步骤506，并确定半导体存储设备处于可靠状态。下面结合图6所示的应用系统具体说明根据本申请的通过SMART技术来监测半导 体存储设备可靠性的方法。如图6所示，该系统包括主机2和与主机2相连的根据本申请 的半导体存储设备1。在本实施方式中，半导体存储设备1可以进一步包括缓存13以提高 与主机交互的速度。其中，缓存13可以是半导体存储设备1的控制模块11内部的随机存 取存储器，也可以是控制模块11外部的同步动态随机存取存储器。根据本实施方式中，半导体存储设备1的控制模块11将半导体存储介质12的擦 写信息和预先设置的寿命阈值记录到SMART日志中。SMART日志是一个事先约定好的标准， 半导体存储设备1可按照这个标准存储信息。SMART日志存储在半导体存储介质12的一个 特定区域中，主机1可通过向半导体存储设备2发送SMART READ LOG命令来读取SMART日
ο在图7示出了本申请的一个实施例中的SMART日志，该SMART日志具体包括偏移 量(Offset)、类型(Type)和内容(Content)等部分，其中，0-7字节记录了版本号，8-15 字节记录了半导体存储介质的擦写信息，包括8-11字节记录的所有物理块中的最大擦写 次数(Max Lifetime for physical block)和12-15字节记录的平均擦写次数(Average Lifetime for all physical block)，而 16-511 字节为预留的空间。在另一个实施例中，如图8所示，物理块的擦写信息也可与半导体存储设备1的上 电次数(Lifetime Power-On Resets)记录在同一个SMART日志中，其中，0-7字节记录了版 本号,8-15字节记录了半导体存储设备2的上电次数(Lifetime Power-On Resets)，16-19 字节记录所有物理块中的最大擦写次数(Max Lifetime for physical block)，20-23字节 记录了平均擦写次数(Average Lifetime for all physical block)，24-511 字节为预留 的空间。在一个实施例中，可在更新半导体存储介质12的擦写信息时实时更新SMART日志 中记录的擦写信息。在另一个实施例中，也可在主机2向半导体存储设备1发送SMART命 令时，由控制模块11获取半导体存储介质的擦写信息后，更新SMART日志中记录的半导体 存储介质的擦写信息。在上述实施方式中，为便于主机1获得半导体存储设备2的所有物理块的擦写次 数，控制模块11可读取半导体存储介质12中记录的所有物理块的擦写次数记录，并将所有物理块的擦写次数记录到SMART日志中。这样，主机2可通过向半导体存储设备1发送 SMART READ LOG命令读取SMART日志，从而获得所有物理块的擦写次数。控制模块11将半导体存储介质12的擦写信息和预设的寿命阈值读取到缓存13后，可将该擦写信息和预设寿命阈值进行比较。具体地，是将最大擦写次数与最大寿命阈值 进行比较，将平均擦写次数与平均寿命阈值进行比较。当最大擦写次数大于最大寿命阈值，和/或平均擦写次数大于平均寿命阈值时， 控制模块21将状态值设置为例如警告状态。这样，主机2可向半导体存储设备1输入SMART 状态返回信号(发送SMART RETURN STATUS命令)，要求返回状态值，则控制模块11将状态 值返回给主机2，主机2可根据状态值显示警告信息。可选地，可以设置多个级别的寿命阈值，并且根据擦写信息与多个级别的阈值分 别进行比较的结果，确定半导体存储设备的报警状态等级，从而实现对半导体存储设备的 可靠性进行分级报警。例如，对于半导体存储介质的物理块最大寿命为1万次的半导体存 储设备，可设定第一最大寿命阈值为10000，第二最大寿命阈值为8000。如果通过SMART READ LOG命令读取SMART日志中记录的物理块的最大擦写次数低于第二阈值8万次，则确 定半导体存储设备的状态值为第一状态，即，半导体存储设备1处于可靠状态。如果通过 SMART READ LOG命令读取SMART日志中记录的物理块的最大擦写次数处于第一阈值8万次 到第二阈值10万次之间，则确定半导体存储设备的状态值为第二状态，S卩，半导体存储设 备1处于普通警告状态。如果通过SMART READ LOG命令读取SMART日志中记录的物理块 的最大擦写次数超过第二阈值10万次，则确定半导体存储设备的状态值为第三状态，即， 半导体存储设备处于严重警告状态。这样，通过分级预警的方式，能够使用户能够更准确地掌握半导体存储设备所处 的状态，从而根据报警的级别判断是否进行数据备份。本领域技术人员可以理解，以上列举的二级报警仅是出于说明的目的，而不是对 本申请的限制，根据本申请的检测装置可以仅包括一级报警，也可以包括三级或者更多级 别的报警。控制模块11设置状态值后，主机2可发送SMART RETURN STATUS命令，要求控制 模块11返回所设置的状态值。图9示出了本申请的一个实施例中的SMART RETURN STATUS 命令格式，其中，Feature表示特征值，Count表示数量(具体可为扇区数)，LBA表示逻辑 地址，其包含默认的状态值，Device表示设备，最后与Command形成一个完整的命令格式。图10示出了 SMART RETURN STATUS命令返回结果，其中，Error表示错误信息(即 命令执行过程中出现的具体错误类别)，Count表示数量(具体可为扇区数)，LBA表示逻 辑地址，其包含返回的状态值，该实施例中，主机2得到返回的状态值为23-8比特部分的 2CF4h，表示半导体存储设备1处于严重警告状态。Device表示设备，Status表示状态(具 体为命令执行的状态)，该实施例中，命令执行的状态为顺利完成状态(即50h)。主机2获取到状态值后，可根据不同的状态值进行相应的操作。例如，当返回的状 态值为0xC24F时，主机2可显示安全信息；当返回的状态值为0x24CF或0x2CF4，主机1可 显示警告信息。例如，在屏幕上显示“WARNING :IMMEDIATLY BACKUP YOUR DATA AND REPLACE YOUR HARD DISK DRIVE,A FAILURE MAY BE IMMINENT”(警告立刻备份你的数据同时更换 硬盘驱动器，可能有错误出现)。
通过本申请所提出的监测半导体存储设备可靠性的方法，通过将擦写信息引入可靠性监测技术，则可以监测半导体存储设备2是否处于可靠状态，当半导体存储设备2处于 不可靠的状态时，能够给出报警信息，以便于用户及时更换或者修理半导体存储设备2，避 免发生数据丢失等重大损失。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以 通过程序指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于计算机可读取存储介质中，其中，存储 介质包括磁带、磁盘、光盘、磁光盘、ROM、PROM、VCD、DVD等。以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本申请的保护范围之内。
权利要求
一种监测半导体存储设备可靠性的SMART方法，所述半导体存储设备包括半导体存储介质，其特征在于，所述方法包括执行SMART命令，获取半导体存储介质的擦写信息；将所述擦写信息与预设的寿命阈值进行比较；以及根据所述比较的结果，确定所述半导体存储设备的可靠性。
2.根据权利要求1所述的SMART方法，其中，所述半导体存储介质包括多个物理块，其 特征在于，所述擦写信息包括所述半导体存储介质的各个物理块的擦写次数中的最大值或 平均值，并且所述擦写信息记录在SMART日志中。
3.根据权利要求2所述的SMART方法，其特征在于，所述寿命阈值包括物理块的最大可 擦写次数阈值或平均可擦写次数阈值，并且所述寿命阈值预先存储在所述SMART日志中。
4.根据权利要求3所述的SMART方法，其特征在于，当对一物理块执行擦写操作后，更 新该物理块的擦写次数，并将更新的擦写次数写入SMART日志。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的SMART方法，其特征在于，所述寿命阈值包括至少 一个级别的阈值，其中，所述根据所述比较的结果，确定所述半导体存储设备的可靠性的步 骤包括，根据所述擦写信息与所述至少一个级别的阈值分别进行比较的结果，确定所述半 导体存储设备的报警状态等级。
6.如权利要求5所述的SMART方法，其特征在于，所述监测方法进一步包括根据所述 半导体存储设备的报警状态等级，通过SMART命令输出所述报警状态。
7.—种监测半导体存储设备可靠性的方法，所述半导体存储设备包括半导体存储介 质，其特征在于，所述方法包括获取半导体存储介质的擦写信息；将所述擦写信息与预设的寿命阈值进行比较；以及根据所述比较的结果，确定所述半导体存储设备的可靠性。
8.根据权利要求7所述的监测方法，其特征在于，所述寿命阈值包括至少一个级别的 阈值，其中，所述根据所述比较的结果，确定所述半导体存储设备的可靠性的步骤包括，根 据所述擦写信息与所述至少一个级别的阈值分别进行比较的结果，确定所述半导体存储设 备的报警状态等级。
9.根据权利要求7-8中任一项所述的监测方法，其中，所述半导体存储介质包括多个 物理块，其特征在于，所述擦写信息包括所述半导体存储介质的各个物理块的擦写次数中 的最大值或平均值，所述寿命阈值包括物理块的最大可擦写次数阈值或平均可擦写次数阈值。
10.一种半导体存储设备，所述半导体存储设备包括半导体存储介质和控制模块，其特 征在于，所述控制模块包括获取模块，其获取半导体存储介质的擦写信息；比较模块，其将所述擦写信息与预设的寿命阈值进行比较；确定模块，其根据所述比较的结果，确定所述半导体存储设备的可靠性。
全文摘要
本申请提供了一种监测半导体存储设备可靠性的方法及装置，并提供了一种监测半导体存储设备可靠性的SMART方法。其中，半导体存储设备包括半导体存储介质，监测半导体存储设备可靠性的SMART方法包括执行SMART命令，获取半导体存储介质的擦写信息；将擦写信息与预设的寿命阈值进行比较；以及根据比较的结果，确定半导体存储设备的可靠性。通过监测擦写信息，能够有效监测半导体存储设备的可靠性。
文档编号G11C11/34GK101826367SQ20091014641
公开日2010年9月8日 申请日期2009年6月2日 优先权日2009年6月2日
发明者卢赛文 申请人:深圳市朗科科技股份有限公司