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一种新式延缓磨损延长固态 硬盘使用寿命的方法

阅读：922发布：2020-05-13

专利汇可以提供一种新式延缓磨损延长固态硬盘使用寿命的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种新式延缓磨损延长固态硬盘使用寿命的方法，步骤如下：主控制器从存储介质上读取原始数据，统计读取Cell 电压分布的情况，并读取Flash 块的P/E周期数，调整读取判决阈值；主控制器接收到主机写入的数据，数据缓存在DDR缓存中，然后对数据进行热处理；主控制器接收到主机读取数据指令，从存储单元上读取原始数据，通过ECC纠错处理后，对原始数据进行解压缩和解密处理两步，最后将数据发送给主机；同时，读取的原始数据统计读取Cell电压分布，读取Flash块的P/E周期数，综合电压分布、P/E周期因素，调整读取判决阈值，并将阈值信息反馈到主控制器。本发明可以一定程度上延缓磨损导致的误码率升高，从而延长固态硬盘的使用寿命。，下面是一种新式延缓磨损延长固态硬盘使用寿命的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种新式延缓磨损延长固态硬盘使用寿命的方法，其特征在于：
步骤如下：
主控制器从存储介质上读取原始数据，统计读取Cell 电压分布的情况，并读取Flash块的P/E周期数，然后综合统计电压分布、P/E周期的两个因素，调整读取判决阈值；
主控制器接收到主机写入的数据，数据缓存在DDR缓存中，然后对数据进行热处理，预处理的方法是：a、无损压缩算法，b、对称加密算法，将数据中0/1分布调整成接近1:1；接下来数据做ECC，纠错预处理，将预处理后的数据写入存储单元(NAND Flash)，记录Flash块和P/E周期；
主控制器接收到主机读取数据指令，从存储单元(NAND Flash)上读取原始数据，通过ECC纠错处理后，对原始数据进行解压缩和解密处理两步，最后将数据发送给主机；同时，读取的原始数据统计读取Cell电压分布，读取Flash块的P/E周期数，综合电压分布、P/E周期因素，调整读取判决阈值，并将阈值信息反馈到主控制器。

说明书全文

一种新式延缓磨损延长固态硬盘使用寿命的方法

技术领域

[0001] 本发明属于固态硬盘技术领域，更具体地说，涉及一种新式延缓磨损延长固态硬盘使用寿命的方法。

背景技术

[0002] 固态硬盘由控制单元与存储单元组成。存储单元采用的是Flash存储介质，控制单元包括主控制器、DDR内存和SAS 接口。

[0003] 固态硬盘中的Flash存储介质在使用的时候会出现磨损，磨损程度决定了硬盘的使用寿命，这是因为Flash存储介质的磨损程度越高，会大幅度的提高误码率，会严重影响固态硬盘的使用寿命，甚至硬盘的报废。

发明内容

[0004] 针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供了一种新式延缓磨损延长固态硬盘使用寿命的方法，设计合理，解决了因为Flash存储介质的磨损导致固态硬盘寿命大大降低的问题。

[0005] 为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

[0006] 一种新式延缓磨损延长固态硬盘使用寿命的方法，其特征在于：步骤如下：

[0007] 主控制器从存储介质上读取原始数据，统计读取Cell 电压分布的情况，并读取Flash块的P/E周期数，然后综合统计电压分布、P/E周期的两个因素，调整读取判决阈值；

[0008] 主控制器接收到主机写入的数据，数据缓存在DDR缓存中，然后对数据进行热处理，预处理的方法是：a、无损压缩算法，b、对称加密算法，将数据中0/1分布调整成接近1:1；接下来数据做ECC，纠错预处理，将预处理后的数据写入存储单元(NANDFlash)，记录Flash块和P/E周期；

[0009] 主控制器接收到主机读取数据指令，从存储单元(NANDFlash)上读取原始数据，通过ECC纠错处理后，对原始数据进行解压缩和解密处理两步，最后将数据发送给主机；同时，读取的原始数据统计读取Cell电压分布，读取Flash块的P/E周期数，综合电压分布、P/E周期因素，调整读取判决阈值，并将阈值信息反馈到主控制器。

[0010] 由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0011] 本发明的固态硬盘的主控制器在读取数据时，对原始数据的误码率进行统计。由于存入的数据经过预处理，可以随时进行统计，而不需要写入专门的序列，再通过误码率的分析，主控制器对Flash的判决阈值进行调整，从而降低误码率，可以一定程度上延缓磨损导致的误码率升高，从而延长固态硬盘的使用寿命。

[0012] 参照附图和实施例对本发明做进一步说明。

附图说明

[0013] 图1为本发明一种实施例中主控制器的结构原理图；

[0014] 图2为本发明一种实施例中主控制器闲时的操作的流程图；

[0015] 图3为本发明一种实施例中主控制器写入的操作的流程图；

[0016] 图4为本发明一种实施例中主控制器读取的操作的流程图；

[0017] 图5为本发明一种实施例中固态硬盘的寿命和判决阈值的关系示意图。

具体实施方式

[0018] 实施例

[0019] 如图1-4所示，一种新式延缓磨损延长固态硬盘使用寿命的方法，

[0020] 步骤如下：

[0021] 主控制器从存储介质上读取原始数据，统计读取Cell电压分布的情况，并读取Flash块的P/E周期数，然后综合统计电压分布、P/E周期的两个因素，调整读取判决阈值。

[0022] 主控制器接收到主机写入的数据，数据缓存在DDR缓存中，然后对数据进行热处理，预处理的方法是：a、无损压缩算法，b、对称加密算法，将数据中0/1分布调整成接近1:1；接下来数据做ECC，纠错预处理，将预处理后的数据写入存储单元(NANDFlash)，记录Flash块和P/E周期。

[0023] 主控制器接收到主机读取数据指令，从存储单元(NANDFlash)上读取原始数据，通过ECC纠错处理后，对原始数据进行解压缩和解密处理两步，最后将数据发送给主机；同时，读取的原始数据统计读取Cell电压分布，读取Flash块的P/E周期数，综合电压分布、P/E周期因素，调整读取判决阈值，并将阈值信息反馈到主控制器。

[0024] 固态硬盘采用NANDFlash作为存储介质。Cell的本身是个浮栅(FloatingGate，以下缩写为FG)结构的MOS型晶体管，工作原理是：通过对FG注入或者释放电荷改变存储单元的阈值电压来达到存储或释放数据的目的。Program“0”通过ControlGate施加电压将电荷注入FG、Erase的过程则是施压反向电压，通过隧道效应(以下简称FNT)将电荷拉出FG，隧道效应会因基板表面附近的单一氧化层能陷捕获或者泄露电子产生随机电信号噪音，这种噪音最终导致阈值电压发生偏移。

[0025] 随着制程的进步，FG之间的半间距(HalfPitch)越来越小，从1995年的360纳米快速缩减到今天的16纳米，这种因制程进步而对CMOS进行不断压缩的工艺，会对NANDFlash的可靠性造成诸多方面的影响，例如，FG中存储的电荷数量减少，34纳米的FG中，大约存100个电子，电荷流失容限约为10个电子，而在19纳米，FG中大约只有10个电子，因此，每流失一个电子都会对阈值电压产生重要的影响。较近的距离也会让各个存储单元之间更容易产生影响，另外，FG在电压和电场的作用下会导致经时击穿(TDDB，与时间相关的电介质击穿)或者电介质老化，从而导致Bit发生错误。

[0026] Erase和Program的操作也会导致氧化层收集电荷，这样会影响到cell的阈值电压，当电荷脱井时，阈值漂移，Bit发生反转。

[0027] 固态硬盘的主控制器对于主机写入的数据进行预处理，预处理的可选方法包括无损压缩算法和AES等对称加密算法，将数据中0/1分布调整成接近1:1。将预处理后的数据写入存储单元(NAND Flash)。数据读出时使用预处理的逆算法对数据进行处理并返回主机。固态硬盘的主控制器在读取数据时，对原始数据的误码率进行统计。由于存入的数据经过预处理，可以随时进行统计，而不需要写入专门的序列。主控制器通过误码率的分析，主控制器对Flash的判决阈值进行调整，从而降低误码率，如图5所示，为固态硬盘的寿命和判决阈值的关系示意图，画出了随着编程周期(P/E cycle)的增加，Cell的编程电压会发生偏移，从而导致误码率上升。当误码率上升到不可纠正的范围，整个Block就不能再使用。。固态硬盘的不同寿命阶段，Flash的编程电压分布是不同的，针对这个变化动态调整读取判决阈值，可以降低误码率。固态硬盘的寿命往往由于Flash磨损程度导致误码率的提高而终结，采用本文介绍的方法，可以一定程度上延缓磨损导致的误码率升高，从而延长固态硬盘的使用寿命。

[0028] 本发明的固态硬盘的主控制器在读取数据时，对原始数据的误码率进行统计。由于存入的数据经过预处理，可以随时进行统计，而不需要写入专门的序列，再通过误码率的分析，主控制器对Flash的判决阈值进行调整，从而降低误码率，可以一定程度上延缓磨损导致的误码率升高，从而延长固态硬盘的使用寿命。

[0029] 本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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