CN113207225A - 可替换芯片的存储设备及其芯片替换、校验、制作方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种可替换芯片的存储设备及其芯片替换、校验、制作方法，其中所述存储设备包括母板和子板，所述子板上焊接有存储芯片，所述母板上设有安装卡位，所述子板与所述母板的安装卡位可拆卸连接，通过本申请所述方案，实现了存储芯片与存储设备的可拆卸连接，方便在存储芯片发生故障时进行更换，避免整个存储设备返厂维修甚至报废，提高了使用率以及使用寿命。

Description

可替换芯片的存储设备及其芯片替换、校验、制作方法

技术领域

本申请涉及存储设备领域，尤其涉及一种可替换芯片的存储设备及其芯片替换、校验、制作方法。

背景技术

通常的存储设备，如固态硬盘，都是由一颗存储控制芯片跟多颗存储芯片组成，其中存储控制芯片用于管理数据在存储芯片的存放，存储芯片则用于存放数据。存储芯片一般以BGA等封装片的形式出现，目前单个封装片的主流容量在16GB、32GB、64GB、128GB。如果存储设备的容量比较大，如512GB，或者1TB以上，则需要多颗存储芯片，对于一个固态硬盘，当出现数据存储失效时，通常是其中的某个存储芯片出问题，这时需要将固态硬盘返厂修理甚至整个固态硬盘报废。这对于其它依旧可用的存储芯片而言比较浪费，因此现有技术还有待改进。

发明内容

本申请的目的是解决现有存储设备出现故障需要整体维修，资源浪费的问题。

本申请的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种可替换芯片的存储设备，其中，包括母板和子板，所述子板上焊接有存储芯片，所述母板上设有安装卡位，所述子板与所述母板的安装卡位可拆卸连接。

本申请上述方案，通过分离式结构，将存储芯片焊接在子板上，再通过子板与母板连接，实现存储芯片与母板之间的连接，在存储芯片发生故障时，可以及时更换子板即可，无须整块母板进行返修甚至报废，提高了使用寿命以及使用效率。

进一步的，所述的可替换芯片的存储设备，其中，所述母板安装卡位上设有插针，所述子板上对应位置设有插孔，所述母板的安装卡位与子板通过插针和插孔电连接。

本申请上述方案，所述母板的安装卡位上设有插针，在子板与母板的安装卡位的连接处对应设有插孔，通过插孔与所述插针连接，实现了子板与母板位置固定，以及电信号的连接。

进一步的，所述的可替换芯片的存储设备，其中，所述母板上设有多个安装卡位，对应设置有多个子板与所述安装卡位连接。

本申请上述方案，母板上设有多个安装卡位，可以与多个子板连接，实现多个存储芯片的组装，从而扩大存储容量，可以根据具体使用需求，选择安装1个或多个子板，对应实现1个或多个存储芯片的安装。

进一步的，所述的可替换芯片的存储设备，其中，所述子板上设有1个或多个第一螺纹孔，所述母板上对应设置有1个或多个第二螺纹孔，所述子板与所述母板可通过所述第一螺纹孔和第二螺纹孔插入螺钉固定。

本申请上述方案，所述母板与子板之间通过插针和插孔实现连接，为了保证子板与母板之间的连接稳定性，优选所述子板上设有1个或多个第一螺纹孔，对应的，所述母板上设有1个或多个第二螺纹孔，所述子板与母板通过插孔和插针电连接后，可以通过螺钉插入第一螺纹孔和第二螺纹孔对子板和母板的连接进行加固。

进一步的，本申请还公开了一种前述方案提到的存储设备替换芯片的方法，其中，包括步骤：

通过SSD配套扫描工具扫描SSD；

通过所述扫描工具显示坏掉的封装片在SSD所在的位置；

将SSD断电并拆卸坏掉的封装片；

选择对应品质等级的封装片，安装到对应的SSD位置。

本申请上述方案，通过SSD配套的扫描工具对SSD进行全盘扫描，获取SSD各个存储点是否正常，当发现有故障存在时，所述扫描工具会获取到故障点位于SSD的位置，从而对应的显示坏掉的封装片在SSD所在的位置，前述方案提到了，所述存储设备由多个子板焊接存储芯片后与母板连接，因此，在发现故障封装片时，为了保证数据的安全性，将SSD断电，用户可以拆卸坏掉的封装片，并且根据需要，选择符合要求的品质等级的封装片，安装替换掉原有的坏掉的封装片，实现存储设备的芯片替换，方法步骤简单，操作简便。

进一步的，本申请还公开了一种前述方案提到的存储设备的芯片校验方法，其中，包括步骤：

SSD通电，引导程序遍历封装片的位置标记；

判断是否存在全新封装片；

按照不同封装片对应的初始化流程对封装片进行初始化。

本申请上述方案，在存储设备也就是SSD通电后，需要对封装片进行校验并初始化，从而保证存储设备的正常使用，通过初始化引导程序遍历封装片的位置标记，判断是否存在全新封装片，全新的封装片由于没有烧录程序，也没有存储数据，因此，与原有已存在的封装片的初始化流程不同，根据不同的封装片对应的初始化流程对封装片进行初始化。

进一步的，所述的存储设备芯片校验方法，其中，所述按照不同封装片对应的初始化流程对封装片进行初始化的步骤包括：

当不存在全新封装片时，执行算法（FTL）正常的表格初始化流程。

本申请上述方案，当存储设备内没有全新封装片时，执行算法（FTL）正常的表格初始化流程，根据原有正常初始化流程进行封装片初始化，

进一步的，所述的存储设备芯片校验方法，其中，所述按照不同封装片对应的初始化流程对封装片进行初始化的步骤还包括：

当存在全新封装片时，遍历保存在各封装片的flash信息；

找到最新的封装片，加载所述最新的封装片烧录的最新算法（FTL）程序；

初始化算法（FTL）所需要的的完整表格；

将新的表格以及算法（FTL）程序保存到最新的封装片算法区。

本申请上述方案，当存储设备内设有全新封装片时，首先遍历封装片的flash信息，找出最新的封装片，加载算法程序，并且初始化算法所需要的的完整表格，并且将表格以及算法程序保存至封装片算法区，完成初始化，保证在后续存储时，所述封装片的功能正常。

进一步的，本申请还公开了一种前述方案提到的存储设备的芯片制作方法，其特征在于，包括步骤：

量产工具扫描单个封装片；

将扫描到的坏块、坏页信息按照约定的算法表格格式，按特定规则写入flash；

烧录最新的算法（FTL）程序到flash指定位置；

输出封装片的品质等级。

本申请上述方案，根据存储设备所需的算法以及表格，将扫描到的坏块、坏页信息按照约定的算法表格格式，按照特定规则（原有的封装片对应规则）写入flash，并且烧录最新的FTL算法程序至flash指定位置，从而方便后续在对封装片进行初始化时，加载flash信息以及加载FTL算法程序，并且最终输出封装片的品质等级，由于是量产的，一个存储设备的需求有限，因此，按照不同的存储设备对封装片的需求，进行品质等级的区分，方便后续进行相应品质等级的封装片的选取。

综上所述，本申请公开了一种可替换芯片的存储设备及其芯片替换、校验、制作方法，其中所述存储设备包括母板和子板，所述子板上焊接有存储芯片，所述母板上设有安装卡位，所述子板与所述母板的安装卡位可拆卸连接，通过本申请所述方案，实现了存储芯片与存储设备的可拆卸连接，方便在存储芯片发生故障时进行更换，避免整个存储设备返厂维修甚至报废，提高了使用率以及使用寿命。

附图说明

图1是本申请所述可替换芯片的存储设备的结构示意图。

图2是本申请所述可替换芯片的存储设备的子板背面结构示意图。

图3是本申请所述存储设备替换芯片的方法步骤流程图。

图4是本申请所述存储设备校验芯片的方法步骤流程图。

图5是本申请较佳实施例，当存在全新封装片时，对封装片进行初始化的步骤流程图。

图6是本申请所述存储设备制作芯片的方法步骤流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

参照图1，为本申请一种可替换芯片的存储设备的结构示意图。本申请公开了一种可替换芯片的存储设备，能够实现存储芯片的替换，具体的，包括母板100以及子板200，所述母板100与子板200之间可拆卸连接，所述母板100为存储设备的主板，所述子板200上焊接有存储芯片300（以下芯片也代指存储芯片），在所述子板200与母板100连接后，所述存储芯片300也与所述母板100实现电连接，完成了存储芯片300与存储设备之间的连接，由于所述存储芯片300焊接在子板200上，通过子板200与母板100可拆卸连接，因此，在存储设备上设有多个存储芯片300时，当其中某一个，或多存储芯片300出现故障时，能够通过更换子板200的方式，来实现存储芯片300的替换，从而避免在存储设备中的存储芯片300出现故障时，整体存储设备进行返厂维修甚至报废，提高了存储设备的使用寿命以及使用效率。

前述方案提到了所述子板200与所述母板100可拆卸连接，实现存储芯片300与母板100之间的电连接，本申请较佳实施例，请参阅图1和图2，图2为所述子板200的背面结构示意图，所述子板200与母板100通过插孔201和插针102的方式实现固定以及实现电连接，其中，所述母板100的安装卡位101上设有插针102，所述子板200上对应设有插孔201，通过插针102与插孔201的连接，实现母板100与子板200之间的电连接以及物理连接，本申请中，所述母板100的插针102与子板200的插孔201对应设置，可以是母板100上设有插针102，子板200上设有插孔201，也可以是母板100上设有插孔201，子板200上设有插针102，母板100与子板200对应能够实现电连接即可。

本申请的目的是解决现有技术中，存储设备上的多个存储芯片300在其中某一个或多个发生故障时，需要整体返修的问题，因此，本申请所述母板100上优选设有多个安装卡位101，每个安装卡位101对应可以设置子板200与之连接，从而实现多个存储芯片300的安装，扩大存储容量，在存储设备的某个存储芯片300发生故障时，可以通过拆除子板200与母板100的连接，对发生故障的存储芯片300进行拆除。

前述方案提到，可以通过子板200与母板100之间插接实现电连接以及物理连接，实现存储芯片300的安装，但是插孔201和插针102之间的连接毕竟是简单的物理连接，为了保证子板200与母板100之间的连接稳定性，避免子板200与母板100之间连接不稳定，导致存储芯片300与母板100的电连接不稳定，从而影响存储设备的正常使用，优选所述子板200上设有1个或多个第一螺纹孔202，参阅图1和图2，所述母板100上设置有1个或多个第二螺纹孔103，在所述子板200与所述母板100插接后，所述第一螺纹孔202与所述第二螺纹孔103对应设置，可以通过螺钉插入第一螺纹孔202和第二螺纹孔103，实现母板100与子板200之间的固定，本申请较佳实施例，进一步的，当子板200与母板100对应设置多个螺纹孔时，可以通过多个螺纹孔，对子板200与母板100之间的连接进行加固。

本申请所述可替换芯片的存储设备，通过将存储芯片300焊接在子板200上，再将子板200与母板100连接，实现存储芯片300与母板100的可拆卸连接，在存储设备上的存储芯片300发生故障时，对应拆除故障存储芯片300所在的子板200，进行更换，从而保证存储设备上的其他存储芯片300的正常使用，避免整体维修甚至报废，提高了存储设备的使用率以及使用寿命。

前述方案提到了一种可替换芯片的存储设备，可以实现存储设备的存储芯片300的替换，本申请较佳实施例还公开了一种存储设备替换芯片的方法，如图3所示，为所述方法的步骤流程图，其公开了具体如何替换存储设备的存储芯片300，首先通过SSD配套扫描工具扫描SSD，当存储设备（如固态硬盘）出现数据错误时，运行存储芯片300检测装置（可以是PC端应用程序，或者一个开发板上的嵌入式程序，或者是固态硬盘上有LED灯，通过不同颜色的显示；通过通过所述扫描工具显示坏掉的封装片在SSD所在的位置，方便用户及时发现坏掉的存储芯片300；接着对SSD断电并拆卸坏掉的封装片，断电是为了保证SSD的数据完整性，以及安全性，避免在更换存储芯片300时，影响存储设备的数据完整性和安全性；最后用户可以根据存储设备的存储芯片300需求，选择对应品质等级的封装片，来安装到对应的SSD的位置，实现存储设备的存储芯片300替换，本申请所述替换芯片的方法，根据扫描工具扫描SSD内的封装片也就是存储芯片300，当封装片坏掉时，扫描工具会发出提示，显示出坏掉的封装片在SSD的位置，用户可以进行替换，方法步骤简单，实现了存储设备的芯片替换，提高存储设备的使用寿命。

前述方案提到了一种可替换芯片的存储设备以及替换芯片的方法，对于芯片替换，需要对芯片进行校验，确保芯片替换后的存储设备正常使用，因此，本申请较佳实施例，还提供一种存储设备芯片校验方法，对存储设备的芯片进行校验，固件算法（FTL）的流程设计上，需要在上电时遍历扫描每个存储芯片300的特定标记位，若发现有新替换的存储颗粒，需要从特定位置读取预置在颗粒中用于描述该颗粒状态的信息（包括坏块表，坏页表等），同时从特定位置读取预置在颗粒中的FTL并运行，FTL开始运行后，若检测到有新存储颗粒替换进来，需要重新读取所有颗粒的状态信息，并重新初始化整个FTL的参数，使得设备可用，如图4所示，为所述校验方法的步骤流程图，具体步骤为：首先对SSD通电，通过引导程序遍历封装片的位置标记，所述引导程序的作用是为了获取封装片的位置标记，在遍历封装片的位置标记后，会进行判断，判断是否存在全新封装片，所述引导程序根据封装片的位置标记，会获取每个封装片的安装时间，是否有替换记录等，可以方便判断封装片是否为全新封装片，接着按照不同封装片对应的初始化流程对封装片进行初始化，初始化完成，即完成封装片的校验，存储设备可以正常使用，不同的封装片，初始化流程不同。本申请较佳实施例中，对于不同的封装片，初始化流程具体为：在遍历封装片的位置标记后，不存在全新封装片时，表明没有替换芯片，此时，执行算法（FTL）正常的表格初始化流程对封装片进行初始化，也就是按照传统的初始化流程进行初始化；而当存在全新封装片时，参阅图5，当存在全新封装片时，对封装片进行初始化的步骤流程如图5所示，此时，需要遍历保存在各封装片的flash信息；从中找到最新的封装片，加载最新的封装片烧录的最新算法（FTL）程序；获取初始化算法（FTL）所需的完整表格；将表格以及算法（TFL）程序保存到最新 的封装片算法区，从而实现全新封装片的初始化，也就是加载封装片的算法和算法所需的表格，将表格以及算法保存在算法区，方便调用。

本申请中，FTL是Flash Translation Layer的缩写，完成主机（或者用户，Host）逻辑地址空间到闪存（Flash）物理地址空间的翻译（Translation），或者说是映射（Mapping）。SSD每把一笔用户逻辑数据写入到闪存地址空间，便记录下该逻辑地址到物理地址的映射关系，下次主机想读取该数据，SSD根据这个映射，便能从闪存上把这笔数据读上来然后返回给用户。

完成逻辑地址空间到物理地址空间的映射，这是FTL最原始也是最基本的功能。事实上，现在SSD中的FTL，要做的事情还有很多。SSD使用的存储介质一般是NAND Flash。

FTL主要包括几个功能：地址映射管理。闪存设备对外是一个黑盒子，里面集成了Nand Flash和FTL等，上层应用使用逻辑地址来访问，FTL把逻辑地址映射到不同物理地址上，管理着每个逻辑地址最新的数据存放的物理位置。

垃圾回收；随着数据的写入，闪存设备上有些块的部分数据已经无效了，需要把有效的数据从块上搬走，然后擦除用来接收新的数据。

磨损均衡和坏块管理；某些块可能被重复使用而损坏了，而有些块数据很少被访问，所以一直没有进行操作过。为了避免这种情况，FTL加入磨损均衡的功能，大致是通过控制垃圾回收和空块池的管理，从而平衡每个块的使用次数，最理想是所有块一起达到磨损阈值。

由于Flash本身就存在部分坏块，在使用的过程中部分块会变坏，所以FTL在管理的时候需要避开这些无用块，把使用后变得不稳定块上的数据及时拷贝到稳定位置，以上是对FTL的名词解释，用以辅助说明本申请的方案。

本申请前述方案提到了，用户可以根据需要，选择相应品质等级的封装片来替换坏掉的封装片，因此，本申请较佳实施例，还公开了一种存储设备的芯片制作方法，为了使得替换上的存储颗粒能够被设备正常识别和使用，需要对存储颗粒进行量产，量产主要包括两个步骤，1、对存储颗粒进行扫描，用于识别出可用区域。2、将扫描得到的存储颗粒信息写入存储颗粒预指定位置。3、将指定版本的FTL烧录至存储颗粒指定位置，最终量产工具还需要报出该存储颗粒的容量等级，其中，如图6所示，为所述制作芯片的步骤流程图，具体包括步骤：首先量产工具扫描单个封装片；将扫描到的坏块、坏页信息按照约定的算法表格格式，按特定规则写入flash；烧录最新的算法（FTL）程序到flash指定位置；输出封装片的品质等级，由于Flash本身就存在部分坏块，在使用的过程中部分块会变坏，所以FTL在管理的时候需要避开这些无用块，把使用后变得不稳定块上的数据及时拷贝到稳定位置，输出封装片的品质等级是为了方便后续用户选取对应等级品质的芯片。

本申请上述方案，包括可替换芯片的存储设备，以及替换芯片的方法，对芯片的校验方法以及芯片的制作方法，实现了从制作到替换，到校验的全流程，实现了存储设备的芯片可替换，从而保证在存储设备出现部分存储芯片300故障时，及时更换坏掉的存储芯片300，从而保证存储设备的其他存储芯片300的正常使用，提高使用寿命和使用效率。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可替换芯片的存储设备，其特征在于，包括母板（100）和子板（200），所述子板（200）上焊接有存储芯片（300），所述母板（100）上设有安装卡位（101），所述子板（200）与所述母板（100）的安装卡位（101）可拆卸连接。

2.根据权利要求1所述的可替换芯片的存储设备，其特征在于，所述母板（100）安装卡位（101）上设有插针（102），所述子板（200）上对应位置设有插孔（201），所述母板（100）的安装卡位（101）与子板（200）通过插针（102）和插孔（201）电连接。

3.根据权利要求1所述的可替换芯片的存储设备，其特征在于，所述母板（100）上设有多个安装卡位（101），对应设置有多个子板（200）与所述安装卡位（101）连接。

4.根据权利要求3所述的可替换芯片的存储设备，其特征在于，所述子板（200）上设有1个或多个第一螺纹孔（202），所述母板（100）上对应设置有1个或多个第二螺纹孔（103），所述子板（200）与所述母板（100）可通过所述第一螺纹孔（202）和第二螺纹孔（103）插入螺钉固定。

5.一种如权利要求1-3任一所述的存储设备替换芯片的方法，其特征在于，包括步骤：

通过SSD配套扫描工具扫描SSD；

通过所述扫描工具显示坏掉的封装片在SSD所在的位置；

将SSD断电并拆卸坏掉的封装片；

选择对应品质等级的封装片，安装到对应的SSD位置。

6.一种如权利要求1-3任一所述的存储设备芯片校验方法，其特征在于，包括步骤：

SSD通电，引导程序遍历封装片的位置标记；

判断是否存在全新封装片；

按照不同封装片对应的初始化流程对封装片进行初始化。

7.根据权利要求6所述的存储设备芯片校验方法，其特征在于，所述按照不同封装片对应的初始化流程对封装片进行初始化的步骤包括：

当不存在全新封装片时，执行算法（FTL）正常的表格初始化流程。

8.根据权利要求6所述的存储设备芯片校验方法，其特征在于，所述按照不同封装片对应的初始化流程对封装片进行初始化的步骤还包括：

当存在全新封装片时，遍历保存在各封装片的flash信息；

找到最新的封装片，加载所述最新的封装片烧录的最新算法（FTL）程序；

初始化算法（FTL）所需要的的完整表格；

将新的表格以及算法（FTL）程序保存到最新的封装片算法区。

9.一种如权利要求1-3任一所述的存储设备的芯片制作方法，其特征在于，包括步骤：

量产工具扫描单个封装片；

将扫描到的坏块、坏页信息按照约定的算法表格格式，按特定规则写入flash；

烧录最新的算法（FTL）程序到flash指定位置；

输出封装片的品质等级。

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