[发明专利]多层存储块兼具单层存储块性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机技术，特别涉及计算机存储设备的改进技术。

背景技术

目前计算机存储设备的存储方式主要有三种：单层的SLC，速度快、耐用性好，但是成本高、容量小，多用在企业级产品中；多层的MLC，成本低，容量大，但是速度慢、耐用性一般，是消费级固态硬盘的主力；三层的TLC，成本最低廉，但是耐用性最差，常用于入门级低价产品。

SLC（如图1所示）全称单层式储存 (Single Level Cell），是指一个Block（块，Flash的基本存储单元，也可称为Cell）只有两种电荷值，高低不同的电荷值表明0或者1，因为只需要一组高低电压就可以区分出0或者1信号，所以SLC最大的驱动电压可以做到很低，SLC因为结构简单，在写入数据时电压变化的区间小，所以寿命较长，传统的SLC Flash可以经受10万次的读写，因此出现坏Block的几率较小，因为存储结构非常简单，一组电压即可驱动，所以其速度表现更好，目前所有的超高速卡都采用SLC类型的Flash芯片。不过这种一个Block只存储一组数据的模式无法在相同的晶圆面积上实现较高的存储密度，所以只能在工艺制程方面努力进步，才能满足用户在容量方面的要求。

MLC（如图2所示）全称多层式储存（Multi Leveled Cell），是那种充分利用Block的技术，它采用较高的电压驱动，通过不同级别的电压在一个Block中记录两组位信息（00、01、11、10），这样就可以将原本SLC的记录密度理论提升一倍，这对于曾经工艺制程遇到瓶颈的NAND Flash而言，是非常好的消息。不过MLC除了同制程、同晶圆面积时理论大一倍的记录空间外，存在一些先天的弊端，比如说电压区间更小，Flash就需要更多的CRC校验空间，这会大概占据Block中10%的空间，因此实际使用中同制程同晶圆面积的MLC的容量不到SLC的一倍。因为电压变化更频繁，所以MLC技术的Flash在寿命方面远劣于SLC，官方给出的可擦写次数仅为1万次，也就是说一张512MB的USB闪存盘，你写入512MB的数据1万次（理想状态），它就完蛋了，这可能是MLC最要命的一个缺点。MLC技术的Flash还有一个缺点，它的读写速度先天不如SLC，一个Block存储两组位数据，自然需要更长的时间，这里面还有电压控制、CRC写入方式等因素需要考虑。综合而言，SLC在寿命和性能方面拥有独特的优势，不过需要更好的工艺制程才能拥有较大的容量。而MLC虽然在容量方面有先天的优势，但在速度和寿命方面存在先天的不足。

TLC 全称（Trinary-Level Cell）即3bit/cell，也有Flash厂家叫8LC，速度慢寿命短，价格便宜，约500次擦写寿命，目前还没有厂家能做到1000次，TLC目前较多使用在要求不高的USB 存储卡低端产品，这里就多做介绍了。

MLC是低成本解决方案，而SLC高性能高成本的代表者，两者的性能（尤其是随机写入方面）、读写寿命都存在很大差异，做一颗16GB SLC=一颗32GB MLC=一颗48GB TLC。从上述各种存储块的工作原理以及其性能方面的比较可以看出来，各种存储块都具有自己的优势和缺陷，如果能够使MLC具有SLC的高性能，将是非常理想的存储方式。

发明内容

本发明提供一种多层存储块兼具单层存储块性能的方法，采用改变传统MLC的硬件条件及其写入方法，使其兼具SLC的写入性能，解决现有技术中SLC存储容量有限的技术问题。

本发明设计的方案采取以下方法解决上述问题：在每个存储单位上仅设置“0”和“1”两个电位；模拟单层存储块的写入方式将数据写入多层存储块内，模拟单层存储块写入方式是采用独立内置固件的形式完成的，而所述内置固件采用TurboMLC技术将每单位存储2比特位改为每单位存储1比特位。

本发明采用上述的技术方案，可以使MLC具有SLC高效的写入性能，并且还具有SLC稳定性好以及寿命长的特点。

附图说明

图1是SLC存储方式的示意图。 图2是MLC存储方式的示意图。 图3是本发明TurboMLC的示意图。 图4是本发明存储设备的工作原理示意图。

具体实施方式

结合上述附图3和附图4说明本发明的具体实施例。