固态硬盘SSD控制器、三维集成装置以及数据处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及通过三维集成技术所实现的固态硬盘SSD控制器。SSD控制器芯片与存储器晶圆进行三维异质集成，能够提升数据缓冲性能，且能够提高片外非易失性存储器的使用寿命。另外，存储器晶圆被划分成若干存储器阵列块，SSD控制器内的直接存储器访问模块DAM通过内存控制器对每个存储器阵列块进行访问，实现了多通道内存控制，提高了数据访问的并行度。提高了数据访问的并行度。提高了数据访问的并行度。

【技术实现步骤摘要】
固态硬盘SSD控制器、三维集成装置以及数据处理方法


[0001]本专利技术涉及存储器领域，具体地涉及三维集成(3D
‑
IC)的固态硬盘(Solid State Drive，SSD)领域。更具体地，本专利技术涉及固态硬盘SSD控制器、三维集成装置以及数据处理方法。

技术介绍

[0002]在现有技术中，利用片外分立的动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)作为固态硬盘SSD控制器的内存，如图1中所示。当主机通过PCIe接口对非易失性存储器(Non
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Volatile Memory，NVM)进行读写操作时，数据先经过动态随机存取存储器DRAM进行缓存，以此提高主机访问非易失性存储器NVM的速度。另外，使用动态随机存取存储器DRAM作为缓存，可以在一定程度上减少对非易失性存储器NVM的操作，进而延长非易失性存储器NVM的寿命。
[0003]然而，片外分立的动态随机存取存储器DRAM的容量有限，作为固态硬盘SSD控制器的高速缓存，在一定程度上对提高访问非易失性存储器NVM的速度的效果有限。另外，片外分立的动态随机存取存储器DRAM的访问带宽低、延迟高，限制了PCIe接口的性能。
[0004]因此，亟需解决现有技术中的上述问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在通过三维集成技术来实现固态硬盘SSD控制器。固态硬盘SSD控制器与存储器晶圆进行三维异质集成，能够提升数据缓冲性能，且能够提高片外非易失性存储器的使用寿命。另外，存储器晶圆被划分成若干存储器阵列块，固态硬盘SSD控制器内的直接存储器访问模块DAM通过内存控制器(Memory Controller,MC)对每个存储器阵列块进行访问，提高了数据访问的并行度。
[0006]根据本专利技术的第一方面，提供了一种固态硬盘SSD控制器，所述SSD控制器至少包括：多个第一存储器，所述多个第一存储器各自具有对应的第一三维集成端口；SSD控制器晶圆，所述SSD控制器晶圆包括多个内存控制器以及直接存储器访问模块；所述SSD控制器晶圆还包括多个第二三维集成端口；其中，所述第一存储器与所述SSD控制器晶圆集成在不同的晶圆上，且通过所述第二三维集成端口与所述第一三维集成端口三维异质集成连接；所述多个内存控制器被配置为经由所述第二三维集成端口与所述第一三维集成端口的对应连接来访问对应的第一存储器；所述直接存储器访问模块连接所述内存控制器，且被配置用于：从所述多个第一存储器读出待读出数据且发送至主机；以及基于所述多个第一存储器的剩余存储空间大于一个阈值，所述直接存储器访问模块直接地将待写入数据经由所述多个内存控制器写入所述多个第一存储器。
[0007]根据本专利技术的SSD控制器的一个优选实施方案，所述SSD控制器晶圆进一步包括：多个第二存储器控制器，所述多个第二存储器控制器连接所述直接存储访问模块，且被配置为对对应连接的第二存储器进行访问，其中所述多个第二存储器被集成在片外；其中，所
述直接存储器访问模块还被配置用于：从所述多个第二存储器读出待读出数据且发送至主机；以及，基于所述多个第一存储器的剩余存储空间小于一个阈值，所述直接存储器访问模块在经由所述多个内存控制器从所述多个第一存储器中按照时间先后顺序读出在先数据以及经由所述多个第二存储器控制器将在先数据写入所述多个第二存储器之后，将待写入数据经由所述多个内存控制器写入所述多个第一存储器。
[0008]根据本专利技术的SSD控制器的一个优选实施方案，所述SSD控制器晶圆一步包括片内中央处理器，所述片内中央处理器基于所述多个第一存储器的剩余存储空间与所述阈值的比较，向所述直接存储器访问模块发送写所述多个第一存储器的写入指令或者写所述多个第二存储器的写入指令。
[0009]根据本专利技术的SSD控制器的一个优选实施方案，所述片内中央处理器基于待读出数据的地址，向所述直接存储器访问模块发送从所述多个第一存储器读出待读出数据的读指令或者从所述第二存储器读出待读出数据的读指令。
[0010]根据本专利技术的SSD控制器的一个优选实施方案，所述直接存储器访问模块在经由一个内存控制器从与所述内存控制器所对应的第一存储器按照时间先后顺序读出在先数据之后，经由对应的第二存储器控制器将所述在先数据写入与所述第二存储器控制器所对应的所述第二存储器。
[0011]根据本专利技术的SSD控制器的一个优选实施方案，所述按照时间先后顺序为按照写入数据的时间先后顺序，所述在先数据为写入时间在先的数据。
[0012]根据本专利技术的SSD控制器的一个优选实施方案，所述SSD控制器晶圆还包括格式转换模块，所述格式转换模块被配置用于对待写入所述多个第二存储器的数据进行格式转换，以使得待写入所述多个第二存储器的数据具有所述第二存储器的格式，并且所述格式转换模块被配置用于对从所述多个第二存储器读出的数据进行格式逆转换，以使得从所述多个第二存储器读出的数据具有所述第一存储器的格式。
[0013]根据本专利技术的SSD控制器的一个优选实施方案，所述SSD控制器晶圆还包括纠错码ECC模块，所述ECC模块被配置用于对待写入所述多个第二存储器的数据进行ECC编码，以及用于对从所述多个第二存储器读出的数据进行ECC解码。
[0014]根据本专利技术的SSD控制器的一个优选实施方案，所述SSD控制器晶圆还包括缓存模块，所述缓存模块被配置用于在所述内存控制器对所述多个第一存储器进行存储访问时，将所述内存控制器的工作电压转换成所述多个第一存储器的工作电压或者将所述多个第一存储器的工作电压转换成所述内存控制器的工作电压。
[0015]根据本专利技术的第二方面，提供了一种三维集成装置，所述三维集成装置包括根据本专利技术的第一方面所述的SSD控制器以及处理器设备。
[0016]根据本专利技术的第三方面，提供了一种固态硬盘SSD控制器的数据处理方法，所述数据处理方法基于本专利技术的第一方面所述的SSD控制器进行，所述方法包括：接收来自主机的数据读取请求以及数据写入请求；基于所述数据读取请求从所述多个第一存储器读出待读出数据且发送至所述主机；以及判断所述第一存储器的剩余存储控制，响应于所述剩余存储空间大于第一阈值，将待写入数据写入所述第一存储器。
附图说明
[0017]通过下文结合对附图的说明，将更容易理解本专利技术，在附图中：
[0018]图1示出了现有技术中的SSD控制器的系统框图。
[0019]图2示意性示出了根据本专利技术的固态硬盘SSD控制器。
[0020]图3示意性示出了根据本专利技术的固态硬盘SSD控制器的一个实施例。
[0021]图4示意性示出了根据本专利技术的固态硬盘SSD控制器中的数据访问框图。
具体实施方式
[0022]下面将结合附图来对本专利技术的实施方案进行进一步详述。
[0023]图2示意性示出了根据本专利技术的固态硬盘SSD控制器，本专利技术的固态硬盘SSD控制器为三维集成芯片，其中存储器晶圆与SSD控制器晶圆三维集成在该本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固态硬盘SSD控制器，其特征在于，所述SSD控制器至少包括：多个第一存储器，所述多个第一存储器各自具有对应的第一三维集成端口；SSD控制器晶圆，所述SSD控制器晶圆包括多个内存控制器以及直接存储器访问模块；所述SSD控制器晶圆还包括多个第二三维集成端口；其中，所述第一存储器与所述SSD控制器晶圆集成在不同的晶圆上，且通过所述第二三维集成端口与所述第一三维集成端口三维异质集成连接；所述多个内存控制器被配置为经由所述第二三维集成端口与所述第一三维集成端口的对应连接来访问对应的第一存储器；所述直接存储器访问模块连接所述内存控制器，且被配置用于：从所述多个第一存储器读出待读出数据且发送至主机；以及基于所述多个第一存储器的剩余存储空间大于一个阈值，所述直接存储器访问模块直接地将待写入数据经由所述多个内存控制器写入所述多个第一存储器。2.根据权利要求1所述的SSD控制器，其特征在于，所述SSD控制器晶圆进一步包括：多个第二存储器控制器，所述多个第二存储器控制器连接所述直接存储访问模块，且被配置为对对应连接的第二存储器进行访问，其中所述多个第二存储器被集成在片外；其中，所述直接存储器访问模块还被配置用于：从所述多个第二存储器读出待读出数据且发送至主机；以及，基于所述多个第一存储器的剩余存储空间小于一个阈值，所述直接存储器访问模块在经由所述多个内存控制器从所述多个第一存储器中按照时间先后顺序读出在先数据，以及经由所述多个第二存储器控制器将在先数据写入所述多个第二存储器之后，将待写入数据经由所述多个内存控制器写入所述多个第一存储器。3.根据权利要求2所述的SSD控制器，其特征在于，所述SSD控制器晶圆进一步包括片内中央处理器，所述片内中央处理器基于所述多个第一存储器的剩余存储空间与所述阈值的比较，向所述直接存储器访问模块发送写所述多个第一存储器的写入指令或者写所述多个第二存储器的写入指令。4.根据权利要求3所述的SSD控制器，其特征在于，所述片内中央处理器基于待读出数据的地址，向所述直接存储器访问模块发送从所述多个第一存储器读出待读出数据的读指令或者从所述第二存储器读出待读出数据的读指令。5.根据权利要求2
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4中任一项所述的SSD控制器，其特征在于，所述直接存储器...

【专利技术属性】
技术研发人员：周小锋，
申请(专利权)人：西安紫光国芯半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：