CN1375873A - 高速大容量快闪固态存储器结构及制作方法 - Google Patents

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高速大容量快闪固态存储器结构及制作方法属于电子信息技术领域,由一片控制模块和按存储容量数相应数值的多片存储模块采用积木式层叠结构所组成;其控制模块以DSP为中心,包含有可编程芯片控制器电路、1394接口、RS编/译码器、缓冲器FIFO、EPROM存放程序和SRAM存放数据芯片。其存储模块采用非易失的FLASH快闪存储芯片为存储介质。存储器的制作方法,按以下两个步骤写入存储器芯片,a数据加载步骤,将数据以ns为单位进行,先写入页寄存器,b编程阶段,将页寄存器的数据传输到存储单元,数据加载与自动编程形成交替式流水线工作方式。比以往的多路并列写入技术大大地节省了写入时间,以及大大地节省了硬件的开销,用本操作方式所制存储器具有高速度大容量存储数据的功能。

Description

高速大容量快闪固态存储器结构及制作方法
(一)技术领域
本发明属于电子信息技术领域，特别涉及到一种高速大容量快闪固态存储器件。
(二)背景技术
作为计算机系统的重要组成部分之一的存储器，它可以看作是计算机外部存放数据的仓库，在已有技术中，主要的外存储器有软硬磁盘机、磁带机以及光盘机，它们都是建立在磁层上存储数据的机理，只因存储数据的介质(或称媒体)不同，结构不同而各自具有不同的特点和使用于不同的场合，但是这些存储器摆脱不了磁性媒体的弱点，它们受环境温度的影响大，经不住机械的振动和冲击，作为存储器，其存储容量和速度都受到较大限制从而影响了它更广泛的应用前景。而新兴的固态存储器，它以半导体存储器作为记忆媒体。由于没有机械运动部件，因此它比传统的磁盘/带机或光盘机更能承受温度的变化，以及机械的振动和冲击，而且读写速度比磁盘或磁带快几个数量级。从而开拓了广泛的应用前景。
目前固态存储器上普遍使用DRAM(动态随机访问存储器)和FLASH MEMORY(快闪存储器)两种器件，而后问世的FLASH MEMORY因具有非易失性(掉电后数据不丢失)，且有功耗小的特点，应用形势极为看好。但FLASH芯片的缺点是写入速度慢(主要是编程速度慢)且需擦除操作，在技术实现上增加了难度。
国内已有容量在Mb级，存取速度在kb/s级的固态存储器产品。但这还远远不能满足飞速发展着的计算机行业的要求，本研制组就是为了进一步提高存储器的容量和存储速度为研究宗旨，通过硬件和软件的一体化设计及相应的控制优化弥补了FLASH器件的不足，使存取速率均达到了300Mb/s，并实现了大容量的数据存储功能(可在32Gb至320Gb件扩充)。
(三)发明内容
为了克服现有的固态存储器存储速度慢、存储容量不够大等诸多缺陷，而重新研制一种存储速度快、容量大的固态存储器。本发明的目的，是采用以下技、术方案来实现的，一种高速大容量快闪固态存储器结构，其特征在于，由一片控制模块和按存储容量数相应数值的多片存储模块采用积木式层叠结构所组成；其控制模块以DSP为中心，包含有可编程芯片控制器电路、1394接口、RS编/译码器、缓冲器FIFO、EPROM存放程序和SRAM存放数据芯片。其存储模块采用非易失的FLASH快闪存储芯片为存储介质；所述层叠结构，最外面用金属板制成两边的侧板面，各层叠的模块之间采用金属杆衔接的固定结构。一种高速大容量快闪固态存储器的制作方法，按以下两个步骤写入存储器芯片，a数据加载步骤，将数据以ns为单位进行，先写入页寄存器，b编程阶段，将页寄存器的数据传输到存储单元，其时间以Ms为单位进行；采用流水线写入方式，具体操作为，首先加载第一个存储体芯片，数据加载完毕后，第1个存储体进入自动编程阶段；再加载第2个存储体，数据加载完毕后，第2个存储体进入自动编程阶段，然后依次对第3个至第m个存储体进行操作；当第m个存储体数据加载完后，第1个存储体的自动编程也已结束，开始第2轮地对第1个存储体进行加载，数据加载完毕，第1存储体第2轮地进入自动编程阶段，循环往复，数据加载与自动编程形成交替式流水线工作方式。所述写入过程中，要随时进行就绪与否的检查和成功与否的检查。本发明的有益效果是，比以往的多路并列写入技术大大地节省了写入时间，以及大大地节省了硬件的开销，用一套硬件线路即可迅速完成多片存储体的写入操作。用本操作方式所制存储器具有高速度大容量存储数据的功能。
(四)附图说明
图1为该快闪固态存储器的结构示意图，
图2为本固态存储器组成方框图，
图3为本存储器中控制器电路图1，
图4为本存储器中控制器电路图2，
图5为本存储器中存储部分电路图，
图6为本存储器写入操作流水线工作方式。
(五)具体实施方式
参照图1，表示本固态存储器的积木式层叠结构示意图，本实施例中为8个存储体层叠在一起，组成高速大容量快闪固态存储器，图2表示出存储器由控制模块及存储模块组成的方框图，其中控制模块包括数据的接受/发送部分，数据的核验和数据的缓冲，它由DSP，控制器，1394接口，RS编/译码器，缓冲FIFO，EPROM存放程序和SRAM存放数据所构成。其中DSP采用32bits的TMS320C3X，控制器用可编程芯片实现(ISPLS2192VE)，输入/输出选用符合IEEE 1394-1995标准的器件(物理层用TSB41LV03三端口电缆收/发器，链路层用TSB12LV01A高速串行总线链路层控制器)，纠错和检错选用AHA(Advanced HardwareArchitectures，Inc.)公司的RS编码集成电路芯片AHA4013/4011。缓冲FIFO选用IDT72V3652，EPROM(用于存放程序包括写操作流水线工作程序)选用AM27C010，SRAM(用于存放程序数据)选用EDI8L32512C。存储模块采用Samsung公司的KM29U128T(128Mb Flash存储芯片)，每个存储模块存储容量设计为32Gb(使用256片Flash存储芯片)，可按用户容量需要进行存储模块的扩充。
以上实施方式使快闪固态存储器的存取速率达到了300Mb/s，并实现了大容量(可在32Gb至320Gb间扩充)。

Claims (4)

1、一种高速大容量快闪固态存储器结构，其特征在于，由一片控制模块和按存储容量数相应数值的多片存储模块采用积木式层叠结构所组成；其控制模块以DSP为中心，包含有可编程芯片控制器电路、1394接口、RS编/译码器、缓冲器FIFO、EPROM存放程序和SRAM存放数据芯片。其存储模块采用非易失的FLASH快闪存储芯片为存储介质。(独立权利)
2、根据权利要求1所述的存储器结构，其特征在于，层叠结构，最外面用金属板制成两边的侧板面，各层叠的模块之间采用金属杆衔接的固定结构。
3、一种高速大容量快闪固态存储器的制作方法，按以下两个步骤写入存储器芯片，a数据加载步骤，将数据以ns为单位进行，先写入页寄存器，b编程阶段，将页寄存器的数据传输到存储单元，其时间以MS为单位进行；采用流水线写入方式，具体操作为，首先加载第一个存储体芯片，数据加载完毕后，第1个存储体进入自动编程阶段；再加载第2个存储体，数据加载完毕后，第2个存储体进入自动编程阶段，然后依次对第3个至第m个存储体进行操作；当第m个存储体数据加载完后，第1个存储体的自动编程也已结束，开始第2轮地对第1个存储体进行加载，数据加载完毕，第1存储体第2轮地进入自动编程阶段，循环往复，数据加载与自动编程形成交替式流水线工作方式。(独立权利)
4、根据权利要求3所述的制作方法，其特征在于，所述写入过程中，要随时进行就绪与否的检查和成功与否的检查。
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