主控在實現(xiàn)基本的數(shù)據(jù)讀寫功能之外,還需要處理不同閃存單元之間的磨損均衡、垃圾回收,使得整個固態(tài)硬盤能否發(fā)揮出更佳的性能與壽命。下圖為東芝TR200固態(tài)硬盤所采用的東芝TC58NC1010GSB主控芯片。
平時介紹固態(tài)硬盤主控的文章較多,而對于閃存的內(nèi)部結(jié)構(gòu),大家所知不多。閃存是如何被主控管理的?他們之間遵循的又是哪一種語言?接下來就以東芝TR200固態(tài)硬盤使用的BiCS閃存為例,一起了解熟悉而又神秘的閃存。
閃存根據(jù)接口的不同分為Toggle和ONFI兩類,東芝和三星屬于Toggle陣營,而美光和SK Hynix則屬于ONFI陣營,二者定義了不同的主控-閃存溝通“語言”。下圖為東芝TR200固態(tài)硬盤當(dāng)中的3D閃存顆粒采用了TSOP封裝,具有成本低、工作穩(wěn)定等特點。
TSOP閃存封裝的兩側(cè)共有48個針腳用于供電、控制和數(shù)據(jù)信號的傳輸。在不同的閃存接口模式下,這些針腳還具備了不同的定義,通常用到的是Toggle DDR2.0定義,閃存接口帶寬400MT/s。
通過這些TSOP針腳,閃存顆粒內(nèi)的邏輯與控制電路就可以與外接進(jìn)行溝通。閃存內(nèi)的控制電路解讀主控發(fā)來的指令,并操控閃存陣列完成相應(yīng)的閃存讀取、寫入、擦除等動作。
閃存顆粒內(nèi)的結(jié)構(gòu)是大眾平時很難接觸到的另一個微觀世界。除了邏輯與控制電路外,閃存顆粒中占主要面積的是存儲數(shù)據(jù)的閃存單元陣列。在LUN、Plane層次,閃存可以充分發(fā)揮并行的優(yōu)勢,實現(xiàn)性能倍增。
在Plane內(nèi),閃存單元依據(jù)Block、Page編址,這是主控訪問和控制閃存的基礎(chǔ)。
閃存顆粒對外有多個引腳,分別對應(yīng)了不同的定義和功能,比如CE代表ChipEnalbe,給某個閃存Target對應(yīng)的CE引腳加上高電平,就可以選中它以便進(jìn)行其后的操作。下圖所示的閃存讀取過程中,CLE升高的時候可以通過DQ數(shù)據(jù)引腳將閃存命令輸入到閃存中的命令寄存器。接下來ALE升高,由DQ數(shù)據(jù)引腳輸入閃存地址。閃存收到讀取命令和命令對應(yīng)的地址之后,R/B狀態(tài)拉低表示當(dāng)前正忙。然后是DQS數(shù)據(jù)選通升高,通過DQ引腳輸出讀取到的數(shù)據(jù)給主控,最終再由主控處理后回饋給電腦主機(jī)。
閃存的設(shè)計與制造充滿技術(shù)挑戰(zhàn)。作為閃存世界的締造者,東芝目前已經(jīng)通過96層堆疊與QLC技術(shù)實現(xiàn)了最高1.33Tb的存儲密度,單個閃存顆粒的容量最高可達(dá)2.66TB。大容量閃存將引領(lǐng)手機(jī)走向TB級存儲空間,電腦固態(tài)硬盤也將隨著單位容量成本的降低而得到更高的普及率。下圖為東芝BiCS4 QLC閃存顆粒。
版權(quán)及免責(zé)聲明:凡本網(wǎng)所屬版權(quán)作品,轉(zhuǎn)載時須獲得授權(quán)并注明來源“中國產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)信息網(wǎng)”,違者本網(wǎng)將保留追究其相關(guān)法律責(zé)任的權(quán)力。凡轉(zhuǎn)載文章,不代表本網(wǎng)觀點和立場。版權(quán)事宜請聯(lián)系:010-65363056。
延伸閱讀
版權(quán)所有:中國產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)信息網(wǎng)京ICP備11041399號-2京公網(wǎng)安備11010502035964