一种高可靠性固态硬盘制造技术

本实用新型专利技术涉及存储技术领域，本实用新型专利技术提供一种高可靠性固态硬盘，包括:前端主机通讯接口、固态硬盘控制器及NAND Flash存储介质芯片，所述前端主机通讯接口与固态硬盘控制器相连，所述固态硬盘控制器，与主机通讯接口相连，还与两个以上通道的NAND Flash存储芯片相连，用于控制整个固态硬盘盘片的数据传输、命令传输及对盘片的读取、编程、擦除业务操作的控制。借此，本实用新型专利技术针对固态硬盘在一些特殊的应用场景如环境温度高达至40℃～100℃，避免了高温条件下固态硬盘进入异常模式，防止过高温度导致固态硬盘烧坏，造成数据丢失。本实用新型专利技术在固态硬盘控制器中嵌入高温保护电路，增强了固态硬盘的可靠性，解决了固态硬盘在高温下的应用技术难点。

A high reliability solid state hard disk

The utility model relates to the field of storage technology. The utility model provides a high reliability solid state hard disk, which comprises a front end host communication interface, a solid-state hard disk controller and a NAND Flash storage medium chip. The front host communication interface is connected with a solid-state hard disk controller, and the solid-state hard disk controller is connected with the host. It is connected to the NAND Flash storage chip of more than two channels, which is used to control the data transmission, command transmission and control of the reading, programming and erasing operation of the disk. As a result, the utility model can avoid the abnormal mode of the solid state hard disk under the high temperature, prevent the solid hard disk from burning and cause the loss of data in some special application scenes, such as the environment temperature as high as 40 to 100 degrees C, and avoid the abnormal mode of the solid state hard disk under the high temperature. The high temperature protection circuit is embedded in the solid state hard disk controller, which enhances the reliability of the solid state hard disk, and solves the difficulty of the application technology of the solid state hard disk in the high temperature.

【技术实现步骤摘要】
一种高可靠性固态硬盘
本技术涉及电子存储器
，特别涉及一种高可靠性固态硬盘。
技术介绍
随着电子信息技术的不断发展，大数据存储的需求不断带动着闪存存储器快速地向更大规模、更高密度、更高可靠性的方向发展。固态硬盘(SSD，SolidStateDriver)是一种非易失性的存储设备，拥有长时间保存数据、快速更新数据、存储海量数据等特性，满足各行业中大数据存储需求。固态硬盘采用高密度、大容量的NANDFlash作为存储介质，具有存取速度快、存储容量大等优点，在军事、航天、消费、工控、监控等诸多领域中被广泛应用。固态硬盘主要由主机通讯接口、SSD控制器、NANDFlash存储介质及电源相关电路组成，其中，主机通讯接口、SSD控制器、NANDFlash存储介质直接决定着固态硬盘的性能。主机通讯接口作为主机与固态硬盘的通信接口，完成命令交互、数据传输功能，当下固态硬盘的主流通讯接口有SATA、AHCI、NVME等。SSD控制器主要用于主机通讯接口到NANDFlash存储介质间的数据的中转；NANDFlash存储介质实现对数据的存储，NANDFlash存储介质的性能在固态硬盘中起着至关重要的作用，直接制约着整个固态硬盘的性能。随着固态硬盘应用场景越来越复杂，当其工作环境温度在60～100℃时，考虑到固态硬盘自身功耗，固态硬盘的盘片温度可能会超过固态硬盘控制器或存储介质的最大操作温度，致使固态硬盘不能正常工作，导致用户数据丢失，甚至出现固态硬盘永久损坏。固态硬盘盘片温度过高主要是工作环境温度和盘片业务操作时自身所产生的功耗导致，工作环境温度由用户决定，那么需要解决盘片在高温环境中可正常工作，同时尽量兼顾盘片性能，只能通过调整盘片的性能来达到目的。固态硬盘盘片性能主要体现在带宽上，盘片带宽主要受控于主机通讯接口、固态硬盘控制器的后端命令并发能力和NANDFlash存储介质的性能，固态硬盘盘片的带宽包括数据传输带宽和命令传输带宽，由于固态硬盘主要是传输数据，因此数据传输带宽主要制约盘片带宽。而针对指定的盘片其固态硬盘控制器的后端命令并发能力基本是固定的。在现有的技术中，主要是降低主机通讯接口的I/O并发度来达到降低盘片温度的目的，但是，当盘片工作的环境温度在80℃之上很难保证盘片可正常工作，且会导致盘片性能波动较大，带宽振幅很大，从而大大降低固态硬盘的性能，严重限制了固态硬盘的广泛应用。综上所述，在固态硬盘的实际使用中，固态硬盘工作的环境温度在80℃是经常出现的，例如企业长时间使用服务器，或者在天气炎热的环境下使用固态硬盘等情况，为保证盘片在高温的下仍能正常且高效工作，并且满足高可靠性能，非常有必要提出一种固态硬盘，解决高温环境下固态硬盘高性能工作的技术瓶颈。提高固态硬盘的可靠性，实现更为广泛的应用，使制造高可靠性的固态硬盘成为可能。
技术实现思路
针对上述缺陷，本技术所要解决的技术问题是，提供一种高可靠性固态硬盘，通过在固态硬盘控制器模块嵌入高温保护电路，达到在盘片温度较高的情况下，有效地降低盘片温度，从而提高了固态硬盘的可靠性，并尽量兼顾盘片的其他性能，保证固态硬盘高温下安全、可靠、高效工作。为实现上述目的，解决当前固态硬盘在高温环境下的技术瓶颈，本技术提供一种高可靠性固态硬盘，包括：前端主机通讯接口、固态硬盘控制器及NANDFlash存储介质芯片；所述前端主机通讯接口与固态硬盘控制器相连，用于主机电脑与盘片之间进行数据传输的接口，包括固态硬盘的数据传送至主机或者将主机的数据传送至固态硬盘控制器；所述固态硬盘控制器，与主机通讯接口相连，还与两个以上通道的NANDFlash存储芯片相连，用于控制整个固态硬盘盘片的数据传输、命令传输及对盘片的读取、编程、擦除业务操作的控制；NANDFlash存储介质芯片，与固态硬盘控制器相连。所述前端主机通讯接口包括SATA接口或PCIE接口。所述固态硬盘控制器，包括：温度检测电路模块，其产生温度检测触发信号连接至所述温度读取模块，用于接收温度读取模块中的控制信号，触发温度检测电路模块进行温度检测，并周期性地将温度值信息传送至高温限速控制模块；温度读取模块，其产生温度读取控制信号连接至所述温度检测电路模块及定时触发电路，用于实时读取固态硬盘盘片的温度大小；定时触发电路，其产生周期性地定时触发信号连接至高温限速控制模块及温度读取模块，用于作为温度检测的触发机制，按周期传送定时触发信号给温度读取控制电路；高温限速控制模块，其产生控制定时触发的信号连接至所述定时触发电路，产生限速控制命令连接至所述NANDFlash控制器，将接收的温度信息值传送至所述高温限速值生成器模块，用于当固态硬盘盘片的温度大于所设置的温度大小，对固态硬盘进行高温限速控制；NANDFlash控制器，其接收高温限速控制模块传送的限速控制命令，产生调整通道及NANDFlash存储芯片数据带宽的控制信号和数据带宽大小至NANDFlash存储芯片接口电路，用于控制整个固态硬盘盘片的编程或读取或擦除操作，以及控制数据和命令的传递，并接收高温限速模块传递的高温限速逻辑控制信号及NANDFlash存储芯片限速带宽值；NANDFlash存储芯片接口电路，接收NANDFlash控制器传送的控制信号及数据，产生访问NANDFlash存储器芯片的编程或擦除或读取操作时序传送至NANDFlash存储芯片；高温限速值生成器模块，其产生NANDFlash读取或编程命令的潜伏期值大小传送至高温限速控制模块，用于接收高温限速控制模块所得到的不同温度信息值，并产生NANDFlash读取或编程命令的潜伏期值大小。所述NANDFlash存储介质芯片采用8个NANDFlash存储介质芯片级连，构成一个NANDFlash存储通道，一共4个NANDFlash存储通道。所述NANDFlash存储介质芯片包括SLCNANDFlash存储芯片、MLCNANDFlash存储芯片、TLCNANDFlash存储芯片、3DNANDFlash存储芯片。所述定时器触发电路，包括计数器，由计数器实现计数，当计数至设置的触发周期，即产生触发信号传送至温度读取控制电路。所述温度检测电路模块包括：温度传感器，其将温度信号传送至温度转换电路，用于测量温度信息，产生温度信号；温度转换电路，其接收所述温度传感器传送的温度信号，产生电压信号至所述高温限速控制模块，用于将温度信号转换为电压信号；检测触发模块，其产生检测触发信号与所述温度转换电路相连接，用于产生检测触发信号并传送至所述温度转换电路；温度数据寄存器，用于存储固态硬盘的工作温度，与所述高温限速控制模块相连接。所述NANDFlash读取或编程命令的潜伏期值大小，包括对NANDFlash存储芯片的读取或编程命令的操作时间，用于控制NANDFlash存储器芯片操作数据传输带宽。附图说明图1示出根据本技术实施例的加入高温保护电路的固态硬盘。图2示出根据本技术实施例的温度检测电路模块的内部结构框图。图3示出根据本技术实施例的高温限速控制模块图。图4示出根据本技术实施例的一种固态硬盘高温保护方法总体流程图。图5示出根据本技术实施例的固态硬盘在限速调整过程中盘片带宽曲线图。具体实施方式为了使本技术的目的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高可靠性固态硬盘，其特征在于，包括：前端主机通讯接口、固态硬盘控制器及NAND Flash存储介质芯片；所述前端主机通讯接口与固态硬盘控制器相连，用于主机电脑与盘片之间进行数据传输的接口，包括固态硬盘的数据传送至主机或者将主机的数据传送至固态硬盘控制器；所述固态硬盘控制器，与主机通讯接口相连，还与两个以上通道的NAND Flash存储芯片相连，用于控制整个固态硬盘盘片的数据传输、命令传输及对盘片的读取、编程、擦除业务操作的控制；所述NAND Flash存储介质芯片，与固态硬盘控制器相连。

【技术特征摘要】
1.一种高可靠性固态硬盘，其特征在于，包括：前端主机通讯接口、固态硬盘控制器及NANDFlash存储介质芯片；所述前端主机通讯接口与固态硬盘控制器相连，用于主机电脑与盘片之间进行数据传输的接口，包括固态硬盘的数据传送至主机或者将主机的数据传送至固态硬盘控制器；所述固态硬盘控制器，与主机通讯接口相连，还与两个以上通道的NANDFlash存储芯片相连，用于控制整个固态硬盘盘片的数据传输、命令传输及对盘片的读取、编程、擦除业务操作的控制；所述NANDFlash存储介质芯片，与固态硬盘控制器相连。2.如权利要求1所述的高可靠性固态硬盘，其特征在于，所述前端主机通讯接口包括SATA接口或PCIE接口。3.如权利要求1所述的高可靠性固态硬盘，其特征在于，所述固态硬盘控制器，包括：温度检测电路模块，其产生温度检测触发信号连接至所述温度读取模块，用于接收温度读取模块中的控制信号，触发温度检测电路模块进行温度检测，并周期性地将温度值信息传送至高温限速控制模块；温度读取模块，其产生温度读取控制信号连接至所述温度检测电路模块及定时触发电路，用于实时读取固态硬盘盘片的温度大小；定时触发电路，其产生周期性地定时触发信号连接至高温限速控制模块及温度读取模块，用于作为温度检测的触发机制，按周期传送定时触发信号给温度读取控制电路；高温限速控制模块，其产生控制定时触发的信号连接至所述定时触发电路，产生限速控制命令连接至所述NANDFlash控制器，将接收的温度信息值传送至所述高温限速值生成器模块，用于当固态硬盘盘片的温度大于所设置的温度大小，对固态硬盘进行高温限速控制；NANDFlash控制器，其接收高温限速控制模块传送的限速控制命令，产生调整通道及NANDFlash存储芯片数据带宽的控制信号和数据带宽大小至NANDFlash存储芯片接口电路，用于控制整个固态硬盘盘片的编程或读取或擦除操作，以及控制数据和命令的传递，并接收高温限速模块传递的高温限速逻辑控制信号及NAND...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨燕，李翠，王海时，彭映杰，李英祥，王天宝，陈霞，
申请(专利权)人：成都信息工程大学，四川海创天芯科技有限公司，四川悠服科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51