存儲(chǔ)器系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】提供一種很難受到來自存儲(chǔ)器控制器的熱的影響的存儲(chǔ)器系統(tǒng)。實(shí)施方式的存儲(chǔ)器系統(tǒng)具備多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器芯片和基于固件控制上述非易失性存儲(chǔ)器芯片的存儲(chǔ)器控制器。上述固件被寫入在距離上述存儲(chǔ)器控制器最遠(yuǎn)處配置的上述非易失性存儲(chǔ)器芯片中。
【專利說明】存儲(chǔ)器系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)以日本專利申請(qǐng)2012-196157 (申請(qǐng)日:2012年9月6日)為基礎(chǔ)，并享受其優(yōu)先權(quán)。本申請(qǐng)通過參考該日本專利申請(qǐng)而包含該日本專利申請(qǐng)的全部內(nèi)容。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及存儲(chǔ)器系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]隨著非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置的高速化，這種裝置上的零件有發(fā)熱、消耗電力增加的趨勢。進(jìn)一步地，隨著這種裝置的小型化，即使是同樣的熱量，也由于設(shè)備的小型化，與以前相比，零件間的距離縮短，因此，如果存在發(fā)熱的零件，則容易受到該熱的影響。這種裝置的控制器承擔(dān)各種任務(wù)的部分的發(fā)熱變大。因此，熱對(duì)非易失性半導(dǎo)體的可靠性的影響不可忽視。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的目的在于提供一種很難受到來自存儲(chǔ)器控制器的熱的影響的存儲(chǔ)器系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的一種實(shí)施方式的存儲(chǔ)器系統(tǒng)包括多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器芯片和基于固件控制上述非易失性存儲(chǔ)器芯片的存儲(chǔ)器控制器。上述固件被寫入在距離上述存儲(chǔ)器控制器最遠(yuǎn)處配置的上述非易失性存儲(chǔ)器芯片中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是表示實(shí)施方式的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。
[0008]圖2是表示著眼于存儲(chǔ)器控制器和NAND芯片的配置的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。
[0009]圖3是表示著眼于存儲(chǔ)器控制器和NAND芯片的配置的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。
[0010]圖4是表示隔著安裝基板而在與存儲(chǔ)器控制器相反一側(cè)的背面配置的NAND芯片的圖。
[0011]圖5是表示著眼于存儲(chǔ)器控制器和NAND芯片的配置的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。
[0012]圖6是表示著眼于存儲(chǔ)器控制器和NAND芯片的配置的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。
[0013]圖7是表示著眼于存儲(chǔ)器控制器和NAND芯片的配置的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。
[0014]圖8是表示著眼于存儲(chǔ)器控制器和NAND芯片的配置的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。
[0015]圖9是表示著眼于存儲(chǔ)器控制器和NAND芯片的配置的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。
[0016]圖10是表示著眼于存儲(chǔ)器控制器和NAND芯片的配置的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。
[0017]圖11是表示著眼于存儲(chǔ)器控制器和NAND芯片的配置的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。
[0018]圖12是表示著眼于存儲(chǔ)器控制器和NAND芯片的配置的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。
[0019]圖13是表示著眼于存儲(chǔ)器控制器和NAND芯片的配置的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。[0020]圖14是表示著眼于存儲(chǔ)器控制器和NAND芯片的配置的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。
[0021]圖15是表不第2實(shí)施方式的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。
[0022]圖16是表不第3實(shí)施方式的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。
[0023]圖17是表示涉及第3實(shí)施方式的數(shù)據(jù)保持壽命的改寫次數(shù)依賴性的圖。
[0024]圖18是表示涉及第3實(shí)施方式的權(quán)重系數(shù)表的圖。
[0025]符號(hào)說明:
[0026]1:存儲(chǔ)器系統(tǒng)；2:存儲(chǔ)器控制器；3 =DRAM ；4:主機(jī)接口 ；5:主機(jī);10、100 =NAND芯片
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下參照附圖詳細(xì)說明實(shí)施方式所涉及的存儲(chǔ)器系統(tǒng)。另外，本發(fā)明并不限于這些實(shí)施方式。
[0028]第I實(shí)施方式
[0029]圖1是表示第I實(shí)施方式的存儲(chǔ)器系統(tǒng)I的構(gòu)成的圖。在作為SSD (固態(tài)驅(qū)動(dòng)器)等非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置的存儲(chǔ)器系統(tǒng)I中，一般地，存儲(chǔ)器控制器2被配置在經(jīng)由電源電路靠近端子的位置，NAND芯片10、11、…、16、100被配置在基板上的空閑位置處以維持等效布線。在此，多個(gè)NAND芯片10、11、…、16、100距離控制器2的位置各自不同。
[0030]一般地，已經(jīng)知道非易失性半導(dǎo)體的數(shù)據(jù)保持性能是溫度的函數(shù)，溫度越高，保持時(shí)間越短。如果考慮存儲(chǔ)器控制器2在存儲(chǔ)器系統(tǒng)I的基板上的零件中發(fā)熱最多，則一般認(rèn)為在多個(gè)NAND芯片10、11、…、16、100中，也是距離控制器2最近而最容易受到熱的影響的NAND芯片10最容易劣化，距離存儲(chǔ)器控制器2最遠(yuǎn)而最難受到熱的影響的NAND芯片100最難以劣化。
[0031]因此，在本實(shí)施方式中，規(guī)定存儲(chǔ)器系統(tǒng)I的操作并在出廠時(shí)寫入的固件(FW)等被寫入距離存儲(chǔ)器控制器2最遠(yuǎn)的NAND芯片100中。存儲(chǔ)器控制器2基于固件來控制對(duì)NAND芯片10、11、…、16、100的數(shù)據(jù)寫入等操作。此外，表示主機(jī)指定的邏輯地址與在NAND芯片上的物理地址的對(duì)應(yīng)的邏輯物理變換表和/或其變更日志等管理數(shù)據(jù)也被寫入距離存儲(chǔ)器控制器2最遠(yuǎn)的NAND芯片100中。此外，數(shù)據(jù)寫入方法并不限于上述固件和/或管理數(shù)據(jù)，還可包含用戶數(shù)據(jù)，可以是全部大于等于3值的多值記錄(MLC，多級(jí)單元)方式，也可以是全部2值記錄(SLC，單級(jí)單元)方式。此外，在NAND芯片100中，也可以是只有上述固件和/或管理數(shù)據(jù)以2值記錄方式寫入，而其它數(shù)據(jù)以大于等于3值的多值記錄方式寫入。此外，也可以是NAND芯片100以2值記錄方式寫入，其它NAND芯片以大于等于3值的多值記錄方式寫入。
[0032]在此，I個(gè)NAND芯片100具有多個(gè)塊。各個(gè)塊是數(shù)據(jù)擦除單位。此外，I個(gè)塊具有多個(gè)頁。各個(gè)頁是數(shù)據(jù)寫入和讀出單位。此外，各個(gè)頁具有多個(gè)存儲(chǔ)單元。在多值記錄方式的情況下，可以在一個(gè)存儲(chǔ)單元中記錄多個(gè)位的數(shù)據(jù)。在2值記錄方式的情況下，可以在I個(gè)存儲(chǔ)單元中記錄I位的數(shù)據(jù)。
[0033]作為著眼于存儲(chǔ)器控制器2和NAND芯片的配置的存儲(chǔ)器系統(tǒng)I的構(gòu)成，并不限于圖1 ，也可以考慮圖2~圖14那樣的變形。在此，虛線框，如圖4所示，表示隔著安裝基板而在與存儲(chǔ)器控制器2相反一側(cè)的背面配置的NAND芯片。[0034]在圖2、圖3以及圖5?圖14的情況下，固件或管理數(shù)據(jù)也被寫入距離存儲(chǔ)器控制器2最遠(yuǎn)的NAND芯片100中。但是，例如，在圖6等中，即使物理的距離是NAND芯片100距離存儲(chǔ)器控制器2最遠(yuǎn)，但在考慮安裝基板的隔熱效果的情況下，也可能有在背面的NAND芯片50最難以受到熱的影響的情況。在這種情況下，固件或者管理數(shù)據(jù)也可以寫入NAND芯片50中。
[0035]第2實(shí)施方式
[0036]在非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置中，一般地，以大于等于3值的多值記錄(MLC)方式寫數(shù)據(jù)，但也存在例如系統(tǒng)數(shù)據(jù)等有的數(shù)據(jù)以2值記錄(SLC)方式寫入的情況。2值記錄(SLC)方式與大于等于3值的多值記錄(MLC)方式相比，在耐劣化性方面更優(yōu)異。換句話說，2值記錄(SLC)方式與大于等于3值的多值記錄(MLC)方式相比，可靠性更高。
[0037]因此，在圖15所示的本實(shí)施方式的存儲(chǔ)器系統(tǒng)I中，在距離存儲(chǔ)器控制器2近的容易受到熱的影響的NAND芯片中以2值記錄(SLC)方式寫入數(shù)據(jù)，在距離存儲(chǔ)器控制器2遠(yuǎn)的難以受到熱的影響的NAND芯片中存儲(chǔ)作為大于等于3值的多值記錄(MLC)方式的數(shù)據(jù)。由此，能夠?qū)⒆鳛榉且资园雽?dǎo)體存儲(chǔ)裝置的存儲(chǔ)器系統(tǒng)I的劣化特性最佳化。即，如果存儲(chǔ)器控制器2經(jīng)由主機(jī)接口 4取得來自主機(jī)5的數(shù)據(jù)寫入指示，則寫入芯片決定部21決定將該數(shù)據(jù)寫入哪個(gè)NAND芯片中。
[0038]根據(jù)寫入芯片決定部21決定的NAND芯片，寫入方式?jīng)Q定部22在距離存儲(chǔ)器控制器2最近的容易受到熱的影響的NAND芯片中以2值記錄(SLC)方式寫入數(shù)據(jù)，并在距離存儲(chǔ)器控制器2最遠(yuǎn)的難以受到熱的影響的NAND芯片中以大于等于3值的多值記錄(MLC)方式寫入數(shù)據(jù)。
[0039]此外/或者，寫入方式?jīng)Q定部22在寫入芯片決定部21決定的NAND芯片與存儲(chǔ)器控制器2的距離小于等于預(yù)定值時(shí)，在該NAND芯片中以2值記錄(SLC)方式寫入數(shù)據(jù)，在距離比預(yù)定值大時(shí)，在該NAND芯片中以大于等于3值的多值記錄(MLC)方式寫入數(shù)據(jù)。
[0040]以下示出寫入方式?jīng)Q定部22的寫入的具體例子。
[0041]例如，在圖1的例子中，在包含了距離存儲(chǔ)器控制器2最近的NAND芯片10的NAND芯片10?14中以2值記錄方式寫入數(shù)據(jù)，在包含了距離存儲(chǔ)器控制器2最遠(yuǎn)的NAND芯片100的NAND芯片15、16、100中，以4值記錄方式寫入數(shù)據(jù)。
[0042]此外，在圖2、圖3、圖5的例子中，在包含了距離存儲(chǔ)器控制器2最近的NAND芯片10的NAND芯片10?13中以2值記錄方式寫入數(shù)據(jù)，在距離存儲(chǔ)器控制器2次近的NAND芯片20?23中以4值記錄方式寫入數(shù)據(jù)，在距離存儲(chǔ)器控制器2更次近的NAND芯片30?33中以8值記錄方式寫入數(shù)據(jù)，在包含了距離存儲(chǔ)器控制器2最遠(yuǎn)的NAND芯片100的NAND芯片100?103中以16值記錄方式寫入數(shù)據(jù)。
[0043]此外，在圖8、圖10、圖12的例子中，在距離存儲(chǔ)器控制器2最近的NAND芯片10中以2值記錄方式寫入數(shù)據(jù)，在距離存儲(chǔ)器控制器2次近的NAND芯片20中以4值記錄方式寫入數(shù)據(jù)，在距離存儲(chǔ)器控制器2更次近的NAND芯片30中以8值記錄方式寫入數(shù)據(jù)，在距離存儲(chǔ)器控制器2最遠(yuǎn)的NAND芯片100中以16值記錄方式寫入數(shù)據(jù)。
[0044]此外，在圖9、圖11的例子中，在距離存儲(chǔ)器控制器2最近的NAND芯片10、11中以2值記錄方式寫入數(shù)據(jù)，在距離存儲(chǔ)器控制器2最遠(yuǎn)的NAND芯片100、101中以4值記錄方式寫入數(shù)據(jù)。此外，在圖13、圖14的例子中，在距離存儲(chǔ)器控制器2最近的NAND芯片10中以2值記錄方式寫入數(shù)據(jù)，在距離存儲(chǔ)器控制器2最遠(yuǎn)的NAND芯片100中以8值記錄方式寫入數(shù)據(jù)，其它NAND芯片根據(jù)受到存儲(chǔ)器控制器2的熱的影響的程度，以2值和8值之間的級(jí)別執(zhí)行寫入。
[0045]如以上所說明的，距離存儲(chǔ)器控制器2最近的NAND芯片以最少的級(jí)別進(jìn)行寫入，距離存儲(chǔ)器控制器2最遠(yuǎn)的NAND芯片以最多的級(jí)別進(jìn)行寫入，其間的NAND芯片則是受到存儲(chǔ)器控制器2的熱的影響越少則以越多值的級(jí)別執(zhí)行寫入。由此，能夠在NAND芯片間整體最佳化作為非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置的存儲(chǔ)器系統(tǒng)I的劣化特性。
[0046]第3實(shí)施方式
[0047]在圖16中示出涉及本實(shí)施方式的存儲(chǔ)器系統(tǒng)I的構(gòu)成。在來自主機(jī)5的寫入中，當(dāng)由損耗平衡(wear leveling)控制部23執(zhí)行各NAND芯片10、20、30、100之間的作為改寫次數(shù)平均化的損耗平衡時(shí)，則在存儲(chǔ)器系統(tǒng)I內(nèi)的NAND芯片10、20、30、100的改寫次數(shù)大致被平均化。如果這樣，則與存儲(chǔ)器控制器2和NAND芯片10、20、30、100之間的距離無關(guān)，使用頻率將被平均化。如果多個(gè)NAND芯片10、20、30、100的溫度變化不依賴于位置而是相同的，則自然沒有問題，但實(shí)際上，溫度變化根據(jù)NAND芯片10、20、30、100在基板上的位置而不同，距離存儲(chǔ)器控制器2近的位置的NAND芯片容易受到熱的影響而變成高溫。
[0048]如果按照距離存儲(chǔ)器控制器2近的順序，即NAND芯片10、20、30、100的順序，從高溫變成低溫，則各NAND芯片的數(shù)據(jù)保持壽命(數(shù)據(jù)保持)相對(duì)改寫次數(shù)的例子如圖17所示。即，被認(rèn)為成為最高溫度的NAND芯片10在圖17中用A表示，NAND芯片20用B表示，NAND芯片30用C表示，NAND芯片100用D表示。最高溫度的NAND芯片10如A所示，例如，在改寫次數(shù)500次處，剩余壽命變?yōu)镮年，最低溫度的NAND芯片100如D所示，例如，在改寫次數(shù)3000次處，剩余壽命變?yōu)镮年。
[0049]為了考慮這些而執(zhí)行改寫次數(shù)平均化，在本實(shí)施方式中，例如在DRAM3等易失性存儲(chǔ)器中保持如圖18所示的權(quán)重系數(shù)表，其存儲(chǔ)依賴于與存儲(chǔ)器控制器2的距離等的熱的影響的大小的各NAND芯片的權(quán)重系數(shù)。如圖18的權(quán)重系數(shù)表所示，例如，對(duì)NAND芯片10分配圖18中的A所表示的權(quán)重系數(shù)“10”，對(duì)NAND芯片20分配圖18中的B所表示的權(quán)重系數(shù)“5”，對(duì)NAND芯片30分配圖18中的C所表示的權(quán)重系數(shù)“2”，對(duì)NAND芯片100分配圖18中的D所表示的權(quán)重系數(shù)“I”。存儲(chǔ)器控制器2在向各NAND芯片執(zhí)行寫入時(shí)，對(duì)于各NAND芯片10、20、30、100的每一個(gè)，在由DRAM3等管理的改寫次數(shù)計(jì)數(shù)器中按該權(quán)重系數(shù)進(jìn)行改寫次數(shù)的計(jì)數(shù)增加。
[0050]S卩，受到存儲(chǔ)器控制器2的熱影響最少的NAND芯片100在一次寫入中只增加計(jì)數(shù)1，但熱影響最大的NAND芯片10在一次寫入中增加計(jì)數(shù)10。但是，通過損耗平衡控制對(duì)哪個(gè)NAND芯片寫入的損耗平衡控制部23利用通常的損耗平衡方法選擇NAND芯片，以使得上述改寫次數(shù)計(jì)數(shù)器的次數(shù)沒有分散地平均化。在本實(shí)施方式中，熱影響越大的NAND芯片，則如圖18所示地分配越大的權(quán)重系數(shù)，從而能夠一邊進(jìn)行通常的損耗平衡的方法，一邊在NAND芯片間平均化由于來自存儲(chǔ)器控制器2的熱而引起的NAND芯片的存儲(chǔ)保持特性劣化，因此，能夠在存儲(chǔ)器系統(tǒng)I整體中將由于來自存儲(chǔ)器控制器2的熱而引起的存儲(chǔ)保持特性的劣化的影響限制為最小。
[0051]在圖1?圖3以及圖5?圖14的情況下，也通過距離存儲(chǔ)器控制器2的距離越近等熱影響越大，則分配越大的權(quán)重系數(shù)，并執(zhí)行損耗平衡，能夠在NAND芯片之間平均化由于來自上述同樣的存儲(chǔ)器控制器2的熱而引起的NAND芯片的存儲(chǔ)保持特性劣化，并在存儲(chǔ)器系統(tǒng)I整體中，將由于來自存儲(chǔ)器控制器2的熱而引起的存儲(chǔ)保持特性的劣化的影響限制為最小。
[0052]另外，在上述的實(shí)施方式中，作為非易失性存儲(chǔ)器芯片，以NAND型閃存為例進(jìn)行了說明，但并不限于此，也可以采用其它種類的非易失性存儲(chǔ)器芯片。例如，也可以采用NOR型閃存、FeRAM (鐵電隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)、MRAM (磁阻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)、ReRAM (電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)等。
[0053]雖然說明了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方式，但這些實(shí)施方式是作為例子提出的，并不意味著限定發(fā)明的范圍。這些新的實(shí)施方式可以用其它各種形式實(shí)施，在不脫離發(fā)明的主旨的范圍下，能夠進(jìn)行各種省略、置換、變更。這些實(shí)施方式和/或其變形都包含在發(fā)明的范圍和/或要旨中，同時(shí)也包含在權(quán)利要求的范圍所記載的發(fā)明及其等同的范圍中。
【權(quán)利要求】
1.一種存儲(chǔ)器系統(tǒng)，包括: 多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器芯片；以及 存儲(chǔ)器控制器，其基于固件控制上述非易失性存儲(chǔ)器芯片； 其特征在于， 上述固件被寫入在距離上述存儲(chǔ)器控制器最遠(yuǎn)處配置的上述非易失性存儲(chǔ)器芯片中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)器系統(tǒng)，其特征在于， 包含表示主機(jī)指定的邏輯地址與在上述非易失性存儲(chǔ)器芯片上的物理地址的對(duì)應(yīng)的變換表的管理數(shù)據(jù)也被寫入在距離上述存儲(chǔ)器控制器最遠(yuǎn)處配置的上述非易失性存儲(chǔ)器芯片中。
3.一種存儲(chǔ)器系統(tǒng)，包括: 多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器芯片；以及 存儲(chǔ)器控制器，其具有寫入芯片決定部和寫入方式?jīng)Q定部； 其特征在于， 當(dāng)上述寫入芯片決定部決定了向在距離上述存儲(chǔ)器控制器最近處配置的上述非易失性存儲(chǔ)器芯片寫入時(shí)，上述寫入方式?jīng)Q定部以2值記錄方式執(zhí)行寫入； 當(dāng)上述寫入芯片決定部決定了向在距離上述存儲(chǔ)器控制器最遠(yuǎn)處配置的上述非易失性存儲(chǔ)器芯片寫入時(shí)，上述寫入方式?jīng)Q定部以大于等于3值的多值記錄方式執(zhí)行寫入。
4.一種存儲(chǔ)器系統(tǒng),包括: 多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器芯片；以及 存儲(chǔ)器控制器，其具有寫入芯片決定部和寫入方式?jīng)Q定部； 其特征在于， 當(dāng)上述寫入芯片決定部決定了向與上述存儲(chǔ)器控制器的距離小于等于預(yù)定值的上述非易失性存儲(chǔ)器芯片寫入時(shí)，上述寫入方式?jīng)Q定部以2值記錄方式執(zhí)行寫入； 當(dāng)上述寫入芯片決定部決定了向與上述存儲(chǔ)器控制器的距離比預(yù)定值大的上述非易失性存儲(chǔ)器芯片寫入時(shí)，上述寫入方式?jīng)Q定部以大于等于3值的多值記錄方式執(zhí)行寫入。
5.—種存儲(chǔ)器系統(tǒng),包括: 多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器芯片； 存儲(chǔ)器控制器，其具有損耗平衡控制部；以及 存儲(chǔ)器，其管理對(duì)與上述存儲(chǔ)器控制器的距離越近的上述非易失性存儲(chǔ)器芯片分配值越大的權(quán)重系數(shù)的權(quán)重系數(shù)表和每一個(gè)上述非易失性存儲(chǔ)器芯片的改寫次數(shù)計(jì)數(shù)器；其特征在于， 上述存儲(chǔ)器控制器在向上述非易失性存儲(chǔ)器芯片的寫入發(fā)生時(shí)將該非易失性存儲(chǔ)器芯片的上述改寫次數(shù)計(jì)數(shù)器只計(jì)數(shù)增加分配給該非易失性存儲(chǔ)器芯片的權(quán)重系數(shù)，上述損耗平衡控制部選擇寫入目的地的上述非易失性存儲(chǔ)器芯片，以使得每一個(gè)上述非易失性存儲(chǔ)器芯片的改寫次數(shù)計(jì)數(shù)器的改寫次數(shù)平均化。
【文檔編號(hào)】G06F13/16GK103678188SQ201310068682
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月6日
【發(fā)明者】松永直記 申請(qǐng)人:株式會(huì)社 東芝