[发明专利]NFTL算法适配NAND Flash的方法、存储设备

说明书

本发明公开了NFTL算法适配NANDFlash的方法、存储设备，包括步骤：将写入NANDFlash的物理地址与NFTL算法计算得到的地址进行重映射，完成数据写入到NANDFlash的地址是连续的等。本发明能够让NFTL算法在MLC和TLCNANDFlash上适配，解决NFTL管理算法不能较好适配高工艺NANDFlash的问题，对开发高速存储设备具有实际意义，可广泛应用于存储设备的NANDFlash的管理等。

技术领域

本发明涉及存储设备的NAND Flash的管理领域，更为具体的，涉及NFTL算法适配NAND Flash的方法、存储设备。

背景技术

半导体行业的蓬勃发展，出现了高性能的存储器NAND Flash，NAND Flash存储器使用半导体作为存储设备，具有高速、低能耗和防震等优点，它被广泛应用到U盘，SD卡等便携式存储设备和现在最流行的固态硬盘当中。目前，NANDFlash分为了SLC、MLC以及TLC等几类。其中，SLC即Single-Level Cell，意味着每个存储单元只存放1bit信息，靠浮置闸里电子捕获状态的有或无来输出成数据(即使在0的状态浮置闸里其实还是有电子，但不多)，也就是最简单的0与1。

MLC即Multi-Level Cell，意味着每个存储单元可存放2bit信息，浮置闸里电子的量会分为高、中、低与无四种状态，转换为二进制后变成00、01、10、11。

TLC即Triple-Level Cell，更进一步将浮置闸里的电子捕获状态分成八种，换算成二进制的000、001、010、011、100、101、110、111，也就是3bit信息。

NAND Flash存储数据主要靠单元中浮置闸所捕获电子的量，电子要进入或离开浮置闸都得藉由穿隧效应进出用来阻挡电子的二氧化硅层。而二氧化硅层只有10nm左右厚度，在每一次的穿隧注入电子或释出时，二氧化硅的原子键会逐渐被破坏。SLC NAND Flash只有0或1两种状态，MLC NAND Flash却有00,01,10,11四种电压状态，为了达到这四种状态，电子得频繁出入二氧化硅层，加速单元的耗竭，这也就是为什么SLC可以有十万次擦写寿命而MLC却只有几千次的原因，相比较而言，TLC NANDFlash寿命更短。另外，由于这种原因，除了SLC型NANDFlash支持乱序写入，MLC和TLC NAND Flash均不支持乱序写入。这种缺陷使得原本为SLCNANDFlash设计的映射算法无法适配在MLC和TLCNANDFlash中。

例如，图1所示的NAND Flash是现有技术中的L85A型NAND Flash，每个块有1024个页，每个页数据容量为16KB。以此NAND Flash为例进行说明，为了便于阐述，将主机的请求的地址以页编号为单位，例如主机下发了2笔命令，第1笔命令需要往逻辑地址第16页写入一页数据，第2笔命令往逻辑地址第8页写入一页数据，NFTL算法处理流程如图2所示：

(1)NFTL算法通过逻辑地址的转换，LBA地址16到NANDFlash的第0＝(16/1024)块，页偏移量为16＝16％1024；

(2)NFTL算法查找块映射表，得到实际写入数据的物理块号为115，页偏移量为16，若该页未被写入，则往该地址写入数据；

(3)NFTL通过逻辑地址转换，LBA地址8映射到NANDFlash的第0＝(8/1024)块，页偏移量为8＝(8％1024)；

(4)NFTL算法查抄块映射表，得到实际写入数据的物理块号为115，页偏移量为8，往该地址写入数据；

(5)完成2笔数据的写入流程。