KR102562316B1 - 보조 전원 장치를 포함하는 스토리지 장치 및 그의 동작 방법 - Google Patents

보조 전원 장치를 포함하는 스토리지 장치 및 그의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따른 스토리지 장치는, 보조 전원을 제공하는 보조 전원 장치를 포함하고, 보조 전원 장치의 열화 정도를 모니터링함으로써 보조 전원 장치의 열화 정도를 나타내는 열화 모니터링 신호를 생성하고, 외부 전원 또는 보조 전원에 기초하여 출력 전압을 생성하는 전원 공급 장치 및 출력 전압에 기초하여 동작하고, 서든 파워 오프(Sudden Power Off: SPO) 상황에서 데이터를 백업하는 덤프 동작을 수행하는 메인 시스템을 포함하고, 메인 시스템은, 열화 모니터링 신호에 응답하여 보조 전원 장치의 열화 정도와 기 설정된 기준 값을 비교하고, 비교 결과에 기초하여 출력 전압의 평균 전압 레벨을 DVS 레벨로 변환하도록 전원 공급 장치를 제어하는 전압 스케일링 커맨드를 생성한다.

Description

보조 전원 장치를 포함하는 스토리지 장치 및 그의 동작 방법{Storage device comprising secondary power source and method of operation thereof}
본 개시의 기술적 사상은 스토리지 장치에 관한 것으로, 특히 보조적으로 스토리지 장치에 전력을 공급하는 보조 전원 장치를 포함하는 스토리지 장치, 및 그의 동작 방법에 관한 것이다.
일반적으로 메모리 장치들 및 메모리 컨트롤러를 포함하는 메모리 시스템은 외부로부터 전력을 공급받아 동작한다. 한편, 메모리 시스템이 동작하는 도중에 갑작스럽게 전력이 차단되는 서든 파워 오프(Sudden Power Off: SPO) 상황이 발생할 수 있다. 이때, 메모리 컨트롤러가 휘발성 메모리를 사용하여 데이터를 저장하기 때문에, 휘발성 메모리에 저장된 데이터가 소실되거나, 또는 메모리 장치에서 수행중인 동작(예를 들어, 소거 동작, 쓰기 동작 등)이 완료하지 못할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 메모리 시스템은 보조 전원 장치를 사용하여 수행중인 동작을 완료하고, 데이터를 백업하는 동작을 수행한다.
본 개시의 기술적 사상이 해결하려는 과제는, 보조 전원 장치의 열화 정도를 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 변환된 전압 레벨을 갖는 출력 전압에 기초하여 덤프 모드로 동작하는 스토리지 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예들에 따른 스토리지 장치는, 보조 전원을 제공하는 보조 전원 장치를 포함하고, 보조 전원 장치의 열화 정도를 모니터링함으로써 보조 전원 장치의 열화 정도를 나타내는 열화 모니터링 신호를 생성하고, 외부 전원 또는 보조 전원에 기초하여 출력 전압을 생성하는 전원 공급 장치 및 출력 전압에 기초하여 동작하고, 서든 파워 오프(Sudden Power Off: SPO) 상황에서 데이터를 백업하는 덤프 동작을 수행하는 메인 시스템을 포함하고, 메인 시스템은, 열화 모니터링 신호에 응답하여 보조 전원 장치의 열화 정도와 기 설정된 기준 값을 비교하고, 비교 결과에 기초하여 출력 전압의 평균 전압 레벨을 DVS 레벨로 변환하도록 전원 공급 장치를 제어하는 전압 스케일링 커맨드를 생성한다.
본 발명의 실시예들에 따른 스토리지 장치는, 보조 전원을 제공하는 보조 전원 장치, 외부 전원 또는 보조 전원에 기초하여 전압 레벨이 일정한 내부 전원을 출력하고 보조 전원 장치의 열화 정도를 모니터링함으로써 보조 전원 장치의 열화 정도를 나타내는 열화 모니터링 신호를 생성하는 전원 제어부, 내부 전원에 기초하여 복수의 전압 레벨을 갖는 출력 전압을 생성하는 동작 전압 제공부 및 열화 모니터링 신호에 응답하여 보조 전원 장치의 열화 정도와 기 설정된 기준 값을 비교하고, 비교 결과에 기초하여 출력 전압의 평균 전압 레벨을 대응하는 DVS 레벨로 변환하도록 동작 전압 제공부를 제어하는 전압 스케일링 커맨드(Voltage Scaling Command)를 생성하는 컨트롤러를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따라 보조 전원 장치를 포함하는 전원 공급 장치, 및 전원 공급 장치로부터 출력되는 출력 전압에 기초하여 동작하는 메인 시스템을 포함하는 스토리지 장치의 동작 방법은, 보조 전원 장치의 열화 정도를 모니터링하는 단계, 모니터링 결과에 기초하여 보조 전원 장치의 열화 정도를 기 설정된 기준 값과 비교하는 단계, 보조 전원 장치의 열화 정도가 기 설정된 기준 값보다 작을 때 출력 전압의 평균 전압 레벨을 DVS 레벨로 변환하는 전압 스케일링 커맨드를 생성하는 단계 및 서든 파워 오프가 발생하면 전압 스케일링 커맨드를 실행하는 단계를 포함한다.
본 개시의 기술적 사상에 따르면, 스토리지 장치는 보조 전원 장치의 열화 정도를 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 출력 전압의 전압 레벨을 변환함으로써 스토리지 장치의 덤프 동작시 소모되는 전력을 절감할 수 있다. 그에 따라, 스토리지 장치의 기대 수명을 연장할 수 있고, 스토리지 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 개시의 예시적 실시 예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 아니하며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 이하의 기재로부터 본 개시의 예시적 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 개시의 예시적 실시예들을 실시함에 따른 의도하지 아니한 효과들 역시 본 개시의 예시적 실시예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스토리지 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 메인 시스템의 구조를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치의 구조를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 전원 장치를 나타내는 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실싱예에 따른 전원 공급 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 동작 전압 제공부의 구조를 나타내는 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스토리지 장치의 동작을 나타내는 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스토리지 장치의 동작을 나타내는 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 출력 전압을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 스토리지 장치의 동작을 나타내는 순서도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 스토리지 장치를 포함하는 스토리지 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부를 나타내는 블록도이다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다.
도 1은 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 스토리지 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 스토리지 장치(100)는 SSD(Solid State Drive)를 포함할 수 있다. 스토리지 장치(100)가 SSD를 포함하는 경우, 스토리지 장치(100)는 데이터를 저장하는 적어도 하나의 플래시 메모리 칩(예를 들어, NAND 메모리 칩)을 포함하는 플래시 메모리 장치에 해당할 수 있다.
스토리지 장치(100)는 멀티 미디어 카드(Multi Media Card; MMC), 내장 멀티 미디어 카드(Embedded MMC; eMMC), RS-MMC(Reduced Size MMC), 마이크로(micro)-MMC 형태의 멀티미디어 카드(multimedia card), SD(Secure Digital), 미니(mini)-SD, 마이크로(micro)-SD 형태의 시큐어 디지털(secure digital) 카드, USB(universal storage bus) 저장 장치, UFS(universal flash storage) 장치, PCMCIA(personal computer memory card international association) 카드 형태의 저장 장치, PCI(peripheral component interconnection) 카드 형태의 저장 장치, PCI-E(PCI-express) 카드 형태의 저장 장치, CF(compact flash) 카드, 스마트 미디어(smart media) 카드, 메모리 스틱(memory stick) 등과 같은 다양한 종류의 저장 장치들 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 그러나 본 개시에 따른 스토리지 장치(100)가 메모리 시스템에 한정되는 것은 아니다.
또한, 스토리지 장치(100)는 다양한 종류의 패키지(package) 형태들 중 어느 하나로 제조될 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(100)는 POP(package on package), SIP(system in package), SOC(system on chip), MCP(multi-chip package), COB(chip on board), WFP(wafer-level fabricated package), WSP(wafer-level stack package) 등과 같은 다양한 종류의 패키지 형태들 중 어느 하나로 제조될 수 있다.
스토리지 장치(100)는 메인 시스템(110) 및 전원 공급 장치(130)를 포함할 수 있다. 전원 공급 장치(130)는 메인 시스템(110)에 출력 전압(Vout)을 제공할 수 있고, 메인 시스템(110)은 전원 공급 장치(130)로부터 제공받은 출력 전압(Vout)을 이용하여 동작을 수행할 수 있다. 출력 전압(Vout)은 메인 시스템(110)이 동작하기 위해 필요한 전압을 의미할 수 있다. 출력 전압(Vout)은 복수의 채널로 출력될 수 있으며 각 채널들로부터 출력되는 출력 전압(Vout)은 서로 같거나 다른 전압 레벨을 가질 수 있다.
메인 시스템(110)은 스토리지 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있고, 데이터를 독출 및 기입할 수 있다. 메인 시스템(110)은 전원 공급 장치(130)로부터 서든 파워 오프 감지 신호(S_DET)를 수신할 수 있고, 서든 파워 오프 감지 신호(S_DET)에 응답하여 전원 공급 장치(130)가 외부 전원 공급 모드 또는 보조 전원 공급 모드로 동작하도록 전원 공급 장치(130)를 제어할 수 있다. 또한, 메인 시스템(110)은 서든 파워 오프(SPO; Sudden Power Off) 상황에서 시스템 복구에 필요한 필수적인 정보들을 백업하는 덤프(Dump) 동작을 수행할 수 있다.
메인 시스템(110)은 전원 공급 장치(130)로부터 열화 모니터링 신호(CHM)를 수신할 수 있고, 열화 모니터링 신호(CHM)에 응답하여 전원 공급 장치(130)로부터 출력되는 출력 전압(Vout)의 전압 레벨을 제어할 수 있다. 출력 전압(Vout)은 복수의 채널로 출력될 수 있으므로, 메인 시스템(110)은 각 채널로 출력되는 출력 전압(Vout)의 전압 레벨을 각각 제어할 수 있다.
예를 들어, 메인 시스템(110)은 출력 전압(Vout)의 평균 전압 레벨을 DVS 레벨(Dynamic Voltage Scaling Level)로 변환하는 전압 스케일링 커맨드(Voltage Scaling Command, VSC)를 생성할 수 있다. DVS 레벨은, 서든 파워 오프 상황에서 비휘발성 메모리 장치(120)가 덤프 동작을 수행하고, 스토리지 장치(100)의 모든 동작을 정상적으로 종료하기 위해 필요한 최소 전압 레벨을 의미할 수 있다. DVS 레벨은 사용자에 의해 기 설정된 값일 수 있고, 메인 시스템(110)에서 자동으로 계산되는 값일 수 있다. DVS 레벨에 대하여는 후술되는 도 6 및 도 9를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
전원 공급 장치(130)는 외부로부터 인가되는 외부 전원(EXT) 또는 보조 전원 장치(312)로부터 인가되는 보조 전원을 가공하여 메인 시스템(110)에 출력 전압(Vout)을 제공할 수 있다. 전원 공급 장치(130)는 적어도 하나의 PMIC(Power Management Integrated Circuit)를 포함할 수 있다.
전원 공급 장치(130)는 외부 전원(EXT)으로부터 전원을 공급받을 수 있고, 외부 전원(EXT)의 전압 레벨을 모니터링함으로써 서든 파워 오프를 감지할 수 있다. 예를 들어, 전원 공급 장치(130)는 외부 전원(EXT)의 전압 레벨이 초기 설정된 최소 동작 허용 전압 레벨 미만으로 낮아지는 경우에 서든 파워 오프를 감지할 수 있다. 전원 공급 장치(130)는 서든 파워 오프를 감지함에 따라 서든 파워 오프 감지 신호(S_DET)를 활성화할 수 있고, 활성화된 서든 파워 오프 감지 신호(S_DET)를 메인 시스템(110)으로 출력할 수 있다. 예를 들어, 비활성화된 서든 파워 오프 감지 신호(S_DET)는 로우 레벨을 갖고, 활성화된 서든 파워 오프 감지 신호(S_DET)는 하이 레벨을 가질 수 있다. 그러나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며 비활성화된 서든 파워 오프 감지 신호(S_DET)는 하이 레벨을 갖고, 활성화된 서든 파워 오프 감지 신호(S_DET)는 로우 레벨을 가질 수도 있다.
전원 공급 장치(130)는 보조 전원 장치(132)를 포함할 수 있다. 보조 전원 장치(132)는 서든 파워 오프 상황에서 메인 시스템(110)에 보조 전원을 공급할 수 있다. 즉, 서든 파워 오프가 발생함으로써 메인 시스템(110)에 공급되던 외부 전원(EXT)의 공급이 중단되더라도, 보조 전원 장치(132)에 의해 메인 시스템(110)에 보조 전원이 공급될 수 있다. 그에 따라, 메인 시스템(110)이 보조 전원에 기초하여 구동될 수 있다. 이 경우, 메인 시스템(110)은 보조 전원 장치(132)에 의해 공급되는 보조 전원에 기초하여 덤프 동작을 수행할 수 있다. 메인 시스템(110)은 덤프 동작이 완료되면, 스토리지 장치(100)의 모든 동작을 정상적으로 종료할 수 있다.
전원 공급 장치(130)는 보조 전원 장치(132)의 열화 정도를 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 보조 전원 장치(132)에 충전된 전기 에너지량는 보조 전원 장치(132)의 열화 정도에 대응될 수 있으므로, 전원 공급 장치(130)는 보조 전원 장치(132)에 충전된 전기 에너지를 이용하여 보조 전원 장치(132)의 열화 정도를 모니터링할 수 있다. 보조 전원 장치(132)에 저장되는 전기 에너지량는 다양한 방법으로 모니터링될 수 있다. 예를 들어, 전원 공급 장치(130)는 보조 전원 장치(132)가 디스자치(Discharge)되기까지 소요되는 시간, 보조 전원 장치(132)가 완전히 충전되기까지 요구되는 시간, 보조 전원 장치(132)의 충전 전압 등을 이용하여 보조 전원 장치(132)의 열화 정도를 모니터링 할 수 있다.
전원 공급 장치(130)는 보조 전원 장치(132)의 열화 정도를 모니터링한 결과에 따라 보조 전원 장치(132)의 열화 정도를 나타내는 열화 모니터링 신호(CHM)를 생성할 수 있고, 열화 모니터링 신호(CHM)를 메인 시스템(110)에 출력할 수 있다. 메인 시스템(110)은 열화 모니터링 신호(CHM)에 응답하여 전원 공급 장치(130)로부터 출력되는 출력 전압(Vout)의 전압 레벨을 제어할 수 있다. 예를 들어, 메인 시스템(110)은 열화 모니터링 신호(CHM)에 응답하여 전원 공급 장치(130)로부터 출력되는 출력 전압(Vout)의 평균 전압 레벨을 DVS 레벨로 변환하는 전압 스케일링 커맨드(VSC)를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 전원 공급 장치(130)에 의해 보조 전원 장치(132)의 열화 정도가 모니터링될 수 있고, 보조 전원 장치(132)의 열화 정도에 대응하여 메인 시스템(110)이 전원 공급 장치(130)로부터 출력되는 출력 전압(Vout)의 전압 레벨을 제어함으로써, 서든 파워 오프 상황에서 메인 시스템(110)의 덤프 동작을 보장할 수 있다.
또한, 메인 시스템(110)이 전원 공급 장치(130)로부터 출력되는 출력 전압(Vout)의 전압 레벨을 제어함으로써 서든 파워 오프 상황에서 덤프 동작을 수행하기 위해 소모되는 전력(Power)을 절감할 수 있다. 그에 따라, 스토리지 장치(100)의 기대 수명을 연장시킬 수 있다. 그리고, 상기 절감되는 전력을 스토리지 장치(100)의 초기 설계에 반영하여 보조 전원 장치(132)에 포함되는 커패시터의 적어도 일부를 생략할 수 있다. 그에 따라, 스토리지 장치(100)의 제조 비용을 감축할 수 있다.
이하에서는, 도 2 내지 도 6을 참조하여, 스토리지 장치(100)의 각 구성요소에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 메인 시스템을 나타내는 블록도이다. 상세하게는, 도 1의 메인 시스템(110)을 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는, 도 1을 참조하여 설명하고, 중복되는 설명은 생략한다.
도 2를 참조하면, 메인 시스템(110)은 컨트롤러(111), 제1 메모리(112) 및 제2 메모리(113)를 포함할 수 있다.
컨트롤러(111)는 메인 시스템(110)으로 입력되는 신호를 분석하고, 분석된 결과에 따라 동작을 처리할 수 있다. 컨트롤러(111)는 전원 공급 장치(도 1의 130)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(111)는, 전원 공급 장치(도 1의 130)로부터 수신한 서든 파워 오프 감지 신호(S_DET)에 응답하여, 전원 공급 장치(도 1의 130)가 외부 전원 공급 모드 또는 보조 전원 공급 모드로 동작하도록 전원 공급 장치(도 1의 130)를 제어할 수 있다.
컨트롤러(111)는 제1 메모리(112) 및 제2 메모리(113) 각각의 데이터 읽기, 쓰기, 소거 등의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(111)는 전원 공급 장치(도 1의 130)가 보조 전원 공급 모드로 동작할 때 제1 메모리(112) 및 제2 메모리(113)가 덤프 동작을 수행하도록 제1 메모리(112) 및 제2 메모리(113)를 제어할 수 있다. 덤프 동작은 시스템 복구에 필요한 필수적인 정보들을 백업하는 동작을 의미할 수 있다.
컨트롤러(111)는 펌웨어(114) 및 ADC(115)를 포함할 수 있다. 도 2에 도시되지 않았으나, 컨트롤러(111)는 프로세서 및 동작 메모리를 더 포함할 수 있고, 펌웨어(114)는 프로세서에 포함되는 구성일 수 있다. 실시 예에 따라, 컨트롤러(111)는 MCU(Micro Controller Unit) 또는 중앙처리장치(CPU; Central Processing Unit)로 구성될 수 있다. 펌웨어(114)는 사용자의 입력에 응답하여 데이터를 가공하는 소프트웨어, 어플리케이션 등을 의미할 수 있다.
컨트롤러(111)는 펌웨어(114)를 이용하여 스토리지 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 컨트롤러(111)는 펌웨어(114)를 이용하여 전원 공급 장치(도 1의 130)를 제어할 수 있다. 그러나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 컨트롤러(111)는 하드웨어 또는 소프트웨어를 이용하여 전원 공급 장치(도 1의 130)를 제어하는 동작을 수행할 수도 있다.
컨트롤러(111)는 전원 공급 장치(도 1의 130)로부터 열화 모니터링 신호(CHM)를 수신할 수 있다. 컨트롤러(111)는 계속하여 또는 일정 주기마다 열화 모니터링 신호(CHM)를 수신할 수 있다. 예를 들어, 상기 일정 주기는 사용자에 의해 설정되는 값일 수 있다. 또는 예를 들어, 상기 일정 주기는 보조 전원 장치(도 1의 132)의 충전 사이클에 기초하여 결정될 수 있다.
펌웨어(114)는 열화 모니터링 신호(CHM)에 기초하여 보조 전원 장치(도 1의 132)의 열화 정도를 설정된 기준 값과 비교할 수 있다. 상기 기준 값은, 서든 파워 오프 상황에서 메인 시스템(110)의 덤프 동작을 보장할 수 있는 최소 전기 에너지 량을 대변하는 값일 수 있다. 즉, 상기 기준 값은 보조 전원 장치(도 1의 130)가 열화되더라도 서든 파워 오프 상황에서 메인 시스템(110)의 덤프 동작을 보장할 수 있는 전기 에너지의 한계 값을 대변할 수 있다. 상기 기준 값은 사용자에 의해 입력되는 값일 수 있다.
펌웨어(114)는 보조 전원 장치(도 1의 132)의 열화 정도와 설정된 기준 값을 비교한 결과에 기초하여 출력 전압(Vout)의 전압 레벨을 변환하는 전압 스케일링 커맨드(VSC)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 펌웨어(FW)는 보조 전원 장치(도 1의 132)의 열화 정도가 설정된 기준 값과 같거나 설정된 기준 값보다 작을 때 전압 스케일링 커맨드(VSC)를 생성할 수 있다.
전압 스케일링 커맨드(VSC)는 출력 전압(Vout)의 평균 전압 레벨을 DVS 레벨로 변환하는 커맨드일 수 있다. DVS 레벨은 서든 파워 오프 상황에서 메인 시스템(110)이 덤프 동작을 수행한 후 모든 동작을 정상적으로 종료하기 위해 요구되는 출력 전압(Vout)의 최소 전압 레벨일 수 있다. 펌웨어(114)는 다양한 방법으로 DVS 레벨을 결정할 수 있다. 예를 들어, 펌웨어(114)는 제1 내지 제3 방법으로 DVS 레벨을 결정할 수 있다.
펌웨어(114)는, 제1 방법으로 DVS 레벨을 결정할 때, 출력 전압(Vout)의 전압 레벨에 기초하여 DVS 레벨을 계산할 수 있다. ADC(Analog-to-Digital Converter, 115)는 출력 전압(Vout)의 전압 레벨을 실시간으로 모니터링할 수 있고, 모니터링 결과를 실시간으로 펌웨어(114)에 제공할 수 있다. 펌웨어(114)는 ADC(115)를 통해 모니터링 된 출력 전압(Vout)의 최소 전압 레벨 및 최대 전압 레벨을 추출할 수 있고, 추출된 최소 전압 레벨 및 최대 전압 레벨을 이용하여 출력 전압의 델타 값을 계산할 수 있다. 펌웨어(114)는 계산된 출력 전압의 델타 값을 이용하여 DVS 레벨을 결정할 수 있다.
펌웨어(114)는, 제2 방법으로 DVS 레벨을 결정할 때, 출력 전압(Vout)의 전압 레벨에 기초하여 DVS 레벨을 계산할 수 있다. 그러나, 제1 방법과 달리, 기 설정된 출력 전압의 델타 값을 이용할 수 있다. 기 설정된 출력 전압의 델타 값은 사용자에 의해 입력된 값일 수 있다. 펌웨어(114)가 자동으로 DVS 레벨을 계산하고 결정하는 제1 방법 및 제2 방법에 대하여는 후술되는 도 8 및 도 9를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
펌웨어(114)는, 제3 방법으로 DVS 레벨을 결정할 때, 기 설정된 고정 값으로 DVS 레벨을 출력할 수 있다. 고정 값은 사용자에 의해 입력된 값일 수 있다.
펌웨어(114)는 생성된 전압 스케일링 커맨드(VSC)를 제1 메모리(112)에 저장할 수 있다. 펌웨어(114)는 서든 파워 오프 감지 신호(S_DET)에 기초하여, 제1 메모리(112)에 저장된 전압 스케일링 커맨드(VSC)를 실행시킬 수 있다. 펌웨어(114)는 서든 파워 오프 감지 신호(S_DET)가 활성화된 경우에, 전압 스케일링 커맨드(VSC)를 실행시킴으로써 출력 전압(Vout)의 전압 레벨을 DVS 레벨로 변환할 수 있다.
즉, 펌웨어(114)는 보조 전원 장치(도 1의 132)의 열화 정도가 기준 값과 같거나 기준 값보다 작을 때 전압 스케일링 커맨드(VSC)를 생성하여 제1 메모리(112)에 저장할 수 있고, 서든 파워 오프가 발생하면 제1 메모리(112)에 저장된 전압 스케일링 커맨드(VSC)를 실행시킴으로써 출력 전압(Vout)의 전압 레벨을 DVS 레벨로 변환할 수 있다. 그에 따라, 메인 시스템(110)의 덤프 동작을 낮은 전력으로 수행할 수 있고, 스토리지 장치(도 1의 100)의 기대 수명을 연장할 수 있다.
제1 메모리(112) 및 제2 메모리(113)는 각각 서로 다른 종류의 메모리일 수 있다. 제1 메모리(112) 및 제2 메모리(113) 중 어느 하나는 버퍼 메모리이고 나머지 하나는 주 메모리일 수 있다. 예를 들어, 제1 메모리(112)는 버퍼 메모리이고, 제2 메모리(113)는 주 메모리일 수 있다. 스토리지 장치(100)는 주 메모리의 종류에 따라 SSD(Solid State Drive)일 수 있다. 예를 들어, 제1 메모리(112)에 버퍼 메모리로서 DRAM이 사용되고, 제2 메모리(113)에 주 메모리로서 낸드 플래시 메모리(NAND Flash Memory)가 사용되는 경우, 스토리지 장치(100)는 SSD 장치일 수 있다. 그러나, 본 개시에 따른 예시적인 실시 예는 스토리지 장치(100)가 SSD인 것에 제한되지 않는다. 또한 이하에서, 제1 메모리(112)는 버퍼 메모리이고, 제2 메모리(113)는 주 메모리인 것으로 설명되나, 본 개시에 따른 일 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 메모리(112)는 메인 시스템(110)의 데이터 저장 매체로 사용될 수 있다. 제1 메모리(112)는 제2 메모리(113)에 입출력되는 데이터를 임시로 저장할 수 있다. 제1 메모리(112)는 펌웨어(114)로부터 생성되는 전압 스케일링 커맨드(VSC)를 임시로 저장할 수 있다. 제1 메모리(112)에 임시로 저장된 데이터는 컨트롤러(111)의 제어에 따라 제2 메모리(113)로 전송될 수 있다. 제1 메모리(112)는 휘발성 메모리로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 메모리(112)는 SRAM(Static Random Access Memory) 또는 DRAM(Dynamic RAM) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제2 메모리(113)는 메인 시스템(110)의 데이터 저장 매체로 사용될 수 있다. 제2 메모리(113)는 복수의 비휘발성 메모리 장치들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2 메모리(113)는 EEPROM (non-volatile memory such as a Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), 플래시 메모리(flash memory), PRAM(Phase Change Random Access Memory), RRAM(Resistance Random Access Memory), NFGM (Nano Floating Gate Memory), PoRAM(Polymer Random Access Memory), MRAM (Magnetic Random Access Memory), 및 FRAM(Ferroelectric Random Access Memory) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이하의 도면들에서 제2 메모리(113))는 낸드 플래시 메모리 장치(NAND Flash memory device)인 것으로 설명되나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 도시되지 않았으나, 제2 메모리(113)는 메모리 셀 어레이, 기입/독출 회로 및 제어 로직을 포함할 수 있다.
도 3은 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 전원 공급 장치를 나타내는 블록도이다. 상세하게는, 도 1의 전원 공급 장치(130)를 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하고, 중복되는 설명은 생략한다.
도 3을 참조하면, 전원 공급 장치(130)는 전원 제어부(131), 보조 전원 장치(132), 및 동작 전압 제공부(133)를 포함할 수 있다.
전원 제어부(131)는 전원 공급 장치(130)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 전원 제어부(131)는 PLP IC(Power Loss Protection Integrated Circuit)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
전원 제어부(131)는 외부로부터 외부 전원(EXT)을 공급받을 수 있고, 외부 전원(EXT)을 일정한 전압 레벨을 갖는 내부 전원(INT)으로 변환할 수 있다. 전원 제어부(131)에 입력된 외부 전원(EXT)은 호스트(도 11의 2000)로부터 인가되는 전원일 수 있고, 전원 제어부(131)로부터 출력되는 내부 전원(INT)은 전원 제어부(131) 내부에서 일정한 전압 레벨을 갖도록 변환되어 동작 전압 제공부(133)에 제공되는 전원일 수 있다.
전원 제어부(131)는 외부 전원(EXT)의 전압 레벨을 모니터링할 수 있고, 외부 전원(EXT)의 전압 레벨이 초기 설정된 최소 동작 허용 전압 레벨 미만으로 낮아지는 경우, 서든 파워 오프가 발생한 것으로 감지할 수 있다. 전원 제어부(131)는 서든 파워 오프를 감지함에 따라, 서든 파워 오프 감지 신호(S_DET)를 활성화할 수 있고, 활성화된 서든 파워 오프 감지 신호(S_DET)를 컨트롤러(도 2의 111)에 제공할 수 있다.
전원 제어부(131)는 모니터링 된 외부 전원(EXT)의 전압 레벨에 기초하여 외부 전원 공급 모드 또는 보조 전원 공급 모드로 동작할 수 있다. 컨트롤러(도 2의 111)는 전원 제어부(131)로부터 출력되는 서든 파워 오프 감지 신호(S_DET)에 기초하여 전원 제어부(131)가 외부 전원 공급 모드 또는 보조 전원 공급 모드로 동작하도록 전원 제어부(131)를 제어할 수 있다.
외부 전원(EXT)이 정상적으로 전원 제어부(131)에 공급되는 경우, 전원 제어부(131)는 서든 파워 오프 감지 신호(S_DET)를 비활성화할 수 있고, 컨트롤러(도 2의 111)는 전원 제어부(131)가 외부 전원 공급 모드로 동작하도록 제어할 수 있다. 그에 따라, 전원 제어부(131)는 외부 전원(EXT)이 내부 전원(INT)으로서 출력되는 것을 허용할 수 있고, 보조 전원 장치(132)에 충전된 전기 에너지(즉, 보조 전원(AUX))가 내부 전원(INT)으로서 출력되는 것을 차단할 수 있다. 즉, 외부 전원 공급 모드에서, 제1 화살표(A1)로 도시된 바와 같이, 외부 전원(EXT)이 내부 전원(INT)으로서 동작 전압 제공부(133)에 제공될 수 있다.
전원 제어부(131)가 외부 전원 공급 모드로 동작할 때, 전원 제어부(131)는 외부 전원(EXT)을 이용하여 보조 전원 장치(132)에 충전 전원(CHR)을 제공할 수 있다. 즉, 전원 제어부(131)는 외부 전원(EXT)을 보조 전원 장치(132)를 충전하는데 필요한 충전 전원(CHR)으로 변환할 수 있고, 충전 전원(CHR)을 보조 전원 장치(132)에 제공할 수 있다.
이하에서, 외부 전원(EXT)이 전원 제어부(131)에 정상적으로 공급되는 경우는, 외부 전원(EXT)의 전압 레벨이 초기 설정된 최소 동작 허용 전압 레벨 이상인 경우를 의미할 수 있다. 또한, 외부 전원(EXT)이 전원 제어부(131)에 정상적으로 공급되지 않는 경우는, 외부 전원(EXT)의 전압 레벨이 초기 설정된 최소 동작 허용 전압 레벨 미만으로 낮아지는 경우를 의미할 수 있다. 예를 들어, 서든 파워 오프 상황에서는 외부 전원(EXT)이 정상적으로 전원 제어부(131)에 공급되지 않을 수 있다.
한편, 외부 전원(EXT)이 전원 제어부(131)에 정상적으로 공급되지 않는 경우, 전원 제어부(131)는 서든 파워 오프 감지 신호(S_DET)를 활성화할 수 있고, 컨트롤러(도 2의 111)는 전원 제어부(131)가 보조 전원 공급 모드로 동작하도록 제어할 수 있다. 이 때, 전원 제어부(131)는 외부 전원(EXT)이 내부 전원(INT)으로서 출력되는 것을 차단하고, 보조 전원 장치(132)에 충전된 전기 에너지(즉, 보조 전원(AUX))가 내부 전원(INT)으로서 출력되는 것을 허용할 수 있다. 즉, 보조 전원 공급 모드에서, 제2 화살표(A2)로 도시된 바와 같이, 보조 전원 장치(132)로부터 제공되는 보조 전원(AUX)이 내부 전원(INT)으로서 동작 전압 제공부(133)에 공급될 수 있다.
전원 제어부(131)는 다양한 방법으로 보조 전원 장치(132)의 열화 정도를 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 전원 제어부(131)는 보조 전원 장치(132)가 디스차지되기까지 소요되는 시간, 보조 전원 장치(132)가 완충되기까기 요구되는 시간, 보조 전원 장치(132)의 충전 전압 등을 이용하여 보조 전원 장치(132)의 열화 정도를 모니터링 할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 보조 전원 장치(132)가 디스차지되기까지 소요되는 시간을 이용하여 보조 전원 장치(132)의 열화 정도가 모니터링되는 것으로 설명하나, 본 개시에 따른 일 실시 예가 이에 제한되는 것은 아니다.
보조 전원 장치(132)가 디스차지(Discharge)되기까지 소요되는 시간은 보조 전원 장치(132)에 충전된 전기 에너지 량을 대변할 수 있다. 예를 들어, 보조 전원 장치(132)가 열화 될수록(보조 전원 장치(132)에 충전된 전기 에너지가 감소될수록) 보조 전원 장치(132)가 디스차지되기까지 소요되는 시간이 짧아질 수 있다. 그에 따라, 전원 제어부(131)는 보조 전원 장치(132)가 디스차지되기까지 소요되는 시간을 측정함으로써 보조 전원 장치(132)의 열화 정도를 모니터링할 수 있다.
전원 제어부(131)는 보조 전원 장치(132)의 열화 정도를 모니터링한 결과에 기초하여 열화 모니터링 신호(CHM)를 생성할 수 있다. 전원 제어부(131)는 열화 모니터링 신호(CHM)를 계속하여 또는 일정 주기마다 컨트롤러(도 2의 111)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 일정 주기는 사용자에 의해 입력되는 값일 수 있다. 또는 예를 들어, 일정 주기는 보조 전원 장치(132)의 충전 사이클에 기초하여 결정될 수 있다. 보조 전원 장치(132)의 열화에 대하여는 후술되는 도 5를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
보조 전원 장치(132)는 하나 이상의 커패시터로 구성될 수 있다. 보조 전원 장치(132)는 전원 제어부(131)로부터 공급받은 충전 전원(CHR)을 이용하여 전기 에너지를 저장할 수 있다. 또한, 보조 전원 장치(132)는 보조 전원 장치(132)에 저장된 전기 에너지를 보조 전원(AUX)으로서 전원 제어부(131)에 제공할 수 있다. 전원 제어부(131)는 보조 전원(AUX)이 일정한 전압 레벨을 갖도록 보조 전원(AUX)을 변환하여 내부 전원(INT)으로서 동작 전압 제공부(133)에 제공할 수 있다. 그에 따라, 서든 파워 오프 상황이 발생하더라도 스토리지 장치(도 1의 100)가 데이터 백업을 수행하고, 수행 중인 동작을 정상적으로 종료할 수 있다.
도 3에는 보조 전원 장치(132)가 전원 제어부(131)와 별개의 블록으로 도시되어 있으나, 이에 제한되지 않으며, 보조 전원 장치(132)는 전원 제어부(131)에 포함되는 구성일 수 있다. 보조 전원 장치(132)에 대하여는 후술되는 도 4를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
동작 전압 제공부(133)는 전원 제어부(131)로부터 내부 전원(INT)을 제공받을 수 있다. 동작 전압 제공부(133)는 내부 전원(INT)의 전압 레벨을 변환함으로써, 메인 시스템(도 1의 110)이 동작하는데 필요한 다양한 레벨의 동작 전압들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 동작 전압 제공부(133)는 컨트롤러(도 2의 111)의 동작에 필요한 다양한 레벨의 전압을 생성하도록 내부 전원(INT)의 전압 레벨을 변환할 수 있다. 동작 전압 제공부(133)는 제1 메모리(도 2의 112) 및 제2 메모리(도 2의 113)의 읽기, 쓰기 및 소거 동작에 필요한 다양한 레벨의 전압을 생성하도록 내부 전원(INT)의 전압 레벨을 변환할 수 있다.
동작 전압 제공부(133)는, 예를 들어, 제공된 내부 전원(INT)의 전압 레벨보다 높은 전압 레벨을 요구하는 구성 요소에 대하여는 내부 전원(INT)의 전압 레벨을 높인 출력 전압(Vout)을 제공하고, 제공된 내부 전압(INT)의 전압 레벨보다 낮은 전압 레벨을 요구하는 구성 요소에는 제공된 내부 전압(INT)의 전압 레벨을 낮춘 출력 전압(Vout)을 제공할 수 있다. 동작 전압 제공부(133)에 대하여는 후술되는 도 6을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 4는 본 개시의 예시적인 실시 예들에 따른 보조 전원 장치의 회로도이다. 상세하게는, 도 4는 도 3의 보조 전원 장치(132)의 회로도이다. 이하에서는, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하고 중복되는 설명은 생략한다.
도 4를 참조하면, 보조 전원 장치(132)는 적어도 하나의 커패시터(C1~CN)로 구성될 수 있다. 보조 전원 장치(132)는 적어도 하나의 커패시터(C1~CN)가 병렬로 연결된 구조를 가질 수 있다. 적어도 하나의 커패시터(C1~CN)는 대용량 커패시터, 예를 들어 슈퍼 커패시터(Super Capacitor)를 포함할 수 있다. 슈퍼 커패시터는 고용량의 전하를 저장할 수 있는 전원 저장 장치일 수 있다. 적어도 하나의 커패시터(C1~CN)는 전해 커패시터, 탄탈 커패시터, 필름 커패시터, 및 세라믹 커패시터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전해 커패시터는 얇은 산화막이 유전체로 사용되고, 알루미늄이 전극으로 사용될 수 있다. 전해 커패시터는 저주파 특성이 양호하며 수만 ㎌까지 고용량으로 구현될 수 있다. 탄탈 커패시터는 전극이 탄탈륨(Ta)으로 형성되고, 온도 및 주파수 특성이 전해 커패시터보다 우수할 수 있다. 필름 커패시터는 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리스티롤(polystyrol), 테프론(Teflon)과 같은 필름 유전체를 알루미늄, 구리와 같은 전극 사이에 넣고 롤로 감은 구조를 가질 수 있다. 필름 커패시터는 재질 및 제조 공정에 따라 용량과 용도가 달라질 수 있다. 세라믹 커패시터는 유전체로 티탄산바륨 (Titanium-Barium)과 같이 고유전율의 재료가 사용될 수 있다. 세라믹 커패시터는 고주파의 특성이 좋으며 잡음을 그라운드로 통과시키는 용도로 사용될 수 있다. 세라믹 커패시터의 일종인 MLCC(Multi-Layer Ceramic Condenser)는 전극 간의 유전체로 다층 구조의 고유전율 세라믹을 사용할 수 있다. MLCC는 온도 특성과 주파수 특성이 양호하고, 소형이기 때문에 바이 패스용으로 많이 사용될 수 있다.
본 실시예의 보조 전원 장치(132)를 구성하는 적어도 하나의 커패시터(C1~CN)는 낮은 ESR(Equivalent Series Resistance)를 갖는 알루미늄 커패시터, 탄탈 커패시터, 또는 MLCC 등으로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 도 3을 참조하여 전술된 바와 같이, 보조 전원 장치(132)는 전원 제어부(131)를 통해 제공되는 충전 전원(도 3의 CHR)에 의해 충전될 수 있고, 충전 전원(도 3의 CHR)은 외부 전원(도 3의 EXT)에 기초하여 제공될 수 있다.
커패시터(C1~CN)의 충전 동작은 소정의 주기를 가지고 반복적으로 진행될 수 있다. 예를 들어, 보조 전원 장치(132)는 커패시터(C1~CN)의 전압 레벨이 제1 전압 레벨(도 5의 V1)에 도달하면 충전을 중단할 수 있다. 충전이 중단되면 커패시터(C1~CN)에서 전하가 조금씩 빠져나가는 자연 방전 현상이 발생할 수 있고, 그에 따라 커패시터(C1~CN)의 전압 레벨이 서서히 감소할 수 있다. 자연 방전 현상이 발생함에 따라, 커패시터(C1~CN)의 전압 레벨이 상기 제1 전압 레벨(도 5의 V1)보다 낮은 제2 전압 레벨(도 5의 V2)에 도달할 수 있고, 보조 전원 장치(132)는 다시 충전을 수행할 수 있다. 또는, 외부 전원(도 3의 EXT)의 공급이 중단되어 보조 전원(도 3의 AUX)을 사용함에 따라, 커패시터(C1~CN)의 전압 레벨이 상기 제1 전압 레벨(도 5의 V1)보다 낮은 제2 전압 레벨(도 5의 V2)에 도달할 수 있고, 추후 외부 전원(도 3의 EXT)의 공급이 재개되면 보조 전원 장치(132)가 다시 충전을 수행할 수 있다. 제1 전압 레벨(도 5의 V1) 및 제2 전압 레벨(도 5의 V2)은 사용자에 의해 기 설정된 값일 수 있다.
보조 전원 장치(132)에 저장되는 전기 에너지는 아래의 수학식 1에 따라 계산될 수 있다.
Figure 112022023207978-pat00001
이 때, ECAP는 보조 전원 장치(132)에 저장되는 전기 에너지, C는 보조 전원 장치(132)의 등가 커패시턴스, VCHR는 보조 전원 장치(132)의 충전 전압일 수 있다. 이하에서, '보조 전원 장치(132)의 커패시턴스'는 보조 전원 장치(132)에 포함된 적어도 하나의 커패시터(C1~CN)의 등가 커패시턴스를 의미할 수 있다. 보조 전원 장치의 충전 전압(VCHR)은 고정된 상수 값일 수 있고, 커패시터(C1~CN)의 커패시턴스는 가변되는 값일 수 있다.
수학식 1에 따르면, 보조 전원 장치(132)가 열화됨에 따라 보조 전원 장치(132)의 커패시턴스(C)가 감소될 수 있다. 그에 따라 보조 전원 장치(132)가 전원 제어부(도 3의 131)에 제공할 수 있는 전기 에너지(ECAP)가 감소할 수 있고, 서든 파워 오프 상황에서 메인 시스템(도 1의 110)의 동작에 필요한 보조 전원(도 3의 AUX)이 전원 제어부(도 3의 131)에 충분히 공급되지 않을 수 있다.
도 5는 본 개시의 예시적인 실시 예들에 따른 전원 공급 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 상세하게는, 도 5는 도 3의 전원 공급 장치(130)의 동작을 설명하기 위한 그래프이다. 이하에서는, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하고 중복되는 설명은 생략한다.
도 5를 참조하면, 제1 경우(CASE1)는 보조 전원 장치(도 3의 132)가 열화되지 않은 경우를 나타내고, 제2 경우(CASE2)는 보조 전원 장치(도 3의 132)가 열화되어 보조 전원 장치(도 3의 132)의 열화 정도가 기 설정된 '기준 값'과 같은 경우를 나타낼 수 있다. 기준 값은 서든 파워 오프 상황에서 메인 시스템(도 2의 110)의 덤프 동작을 보장할 수 있는 전기 에너지 값의 최솟값을 대변할 수 있다. 도 5의 화살표는, 제1 경우(CASE1)에서 제2 경우(CASE2)로 갈수록 보조 전원 장치(도 3의 132)가 열화되어 보조 전원 장치(도 3의 132)에 저장되는 전기 에너지가 감소됨을 나타낼 수 있다.
제1 시점(t1)에서, 외부 전원(도 3의 EXT)이 전원 공급 장치(도 3의 130)에 정상적으로 공급될 수 있다. 그에 따라, 전원 공급 장치(도 3의 130)는 외부 전원 공급 모드로 동작할 수 있고, 전원 제어부(도 3의 131)에서 출력하는 내부 전원(INT)이 외부 전원(도 3의 EXT)에 기초하여 출력될 수 있다. 또한, 보조 전원 장치(도 3의 132)가 외부 전원(도 3의 EXT)에 기초하여 충전될 수 있으므로, 제1 경우(CASE1) 및 제2 경우(CASE2)에서 커패시터의 충전 전압(VCHR)의 전압 레벨이 모두 제1 레벨(V1)일 수 있다. 외부 전원 공급 모드에서 전원 제어부(도 3의 131)가 출력하는 내부 전원(INT)의 전압 레벨은 제3 레벨(V3)일 수 있다. 제3 레벨(V3)은 제1 레벨(V1)과 같거나 제1 레벨(V1)보다 낮을 수 있다.
제2 시점(t2)에서, 서든 파워 오프가 발생할 수 있다. 그에 따라, 전원 공급 장치(도 3의 130)는 보조 전원 공급 모드로 동작할 수 있고, 전원 제어부(도 3의 131)에서 출력하는 내부 전원(INT)이 보조 전원(도 3의 AUX)에 기초하여 출력될 수 있다. 또한, 보조 전원 장치(도 3의 132)가 보조 전원(도 3의 AUX)이 사용됨에 따라, 제1 경우(CASE1) 및 제2 경우(CASE2)에서 커패시터의 충전 전압(VCHR)의 전압 레벨이 감소하기 시작할 수 있다. 보조 전원 공급 모드에서 전원 제어부(도 3의 131)가 출력하는 내부 전원(INT)의 전압 레벨은 제4 레벨(V4)일 수 있다. 제4 레벨(V4)은 제3 레벨(V3)보다 낮고 제2 레벨(V2)보다 높을 수 있다.
제3 시점(t3)에서, 제2 경우(CASE2)의 커패시터의 충전 전압(VCHR)의 전압 레벨이 제2 레벨(V2)이 될 수 있다. 그에 따라, 제3 시점(t3)에서 제2 경우(CASE2)의 보조 전원 장치(도 3의 132)가 디스차지될 수 있고, 전원 제어부(도 3의 131)가 출력하는 내부 전원(INT)의 전압 레벨은 제5 레벨(V5)일 수 있다. 제5 레벨(V5)에서 스토리지 장치(도 1의 100)는 턴-오프될 수 있다. 예를 들어, 제5 레벨(V5)은 0V일 수 있다.
제2 경우(CASE2)에 보조 전원 장치(도 3의 132)가 디스차지되기까지 소요되는 시간은 제2 기간(P2)과 같을 수 있다. 제2 기간(P2)은 서든 파워 오프 상황에서 메인 시스템(도 2의 110)의 덤프 동작을 보장할 수 있는 전기 에너지의 최솟값을 대변할 수 있고, 도 1 내지 도3을 참조하여 전술된 '기준 값'일 수 있다.
제4 시점(t4)에서, 제1 경우(CASE1)의 커패시터의 충전 전압(VCHR)의 전압 레벨이 제2 레벨(V2)이 될 수 있다. 그에 따라, 제4 시점(t4)에서 제1 경우(CASE1)의 보조 전원 장치(도 3의 132)가 디스차지될 수 있고, 전원 제어부(도 3의 131)가 출력하는 내부 전원(INT)의 전압 레벨은 제5 레벨(V5)일 수 있다. 제1 경우(CASE1)에 보조 전원 장치(도 3의 132)가 디스차지되기까지 소요되는 시간은 제1 기간(P1)과 같을 수 있다. 제1 기간(P1)은 제2 기간(P2)보다 길 수 있다. 즉, 보조 전원 장치(도 3의 132)에 충전된 전기 에너지가 감소할수록(보조 전원 장치(도 3의 132)가 열화될수록) 보조 전원 장치(도 3의 132)가 디스차지되기까지 소요되는 시간이 짧아질 수 있고, 동작 전압 제공부(도 3의 133)에 제공되는 내부 전원(INT)의 공급 시간도 짧아질 수 있다. 그에 따라, 동작 전압 제공부(도 3의 133)를 통해 메인 시스템(도 1의 110)에 제공되는 에너지량이 감소될 수 있다.
본 개시에 따른 일 실시 예에 따르면, 보조 전원 장치(도 3의 132)에 저장된 전기 에너지 값(예를 들어, 보조 전원 장치가 디스차지되기까지 소요되는 시간)이 기 설정된 기준 값(예를 들어, 제2 기간(P2))과 같거나 그보다 작을 때 서든 파워 오프가 발생하더라도, 동작 전압 제공부(도 3의 134)에서 출력되는 출력 전압(Vout)의 평균 전압 레벨을 DVS 레벨로 변환함으로써 메인 시스템(도 2의 110)의 덤프 동작에 소모되는 전력을 감소시킬 수 있으므로, 보조 전원 장치(도 3의 132)에 저장된 전기 에너지 값이 기준 값과 같거나 기준 값보다 작더라도 메인 시스템(도 2의 110)의 덤프 동작을 보장할 수 있다. 즉, 스토리지 장치(100)의 기대 수명을 연장할 수 있다.
아울러, 상기 절감되는 전력을 스토리지 장치(도 1의 100)의 초기 설계에 반영하여 보조 전원 장치(도 4의 132)에 포함되는 커패시터(도 4의 C1~CN)의 적어도 일부를 생략할 수 있다. 그에 따라, 스토리지 장치(도 1의 100)의 제조 비용을 감축할 수 있다.
도 6은 본 개시의 예시적인 실시 예들에 따른 동작 전압 제공부의 구성을 나타내는 블록도이다. 상세하게는, 도 3의 동작 전압 제공부(133)의 블록도이다. 이하에서는, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하고 중복되는 설명은 생략한다.
도 6을 참조하면, 동작 전압 제공부(133)는 하나 이상의 PMIC(Power Management Integrated Circuit) 및 DC/DC 컨버터(Converter)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 동작 전압 제공부(133)는 제1 PMIC(134), 제2 PMIC(135) 및 DC/DC 컨버터(136)를 포함할 수 있다. 도 6에 도시된 동작 전압 제공부(133)는 제1 및 제2 PMIC를 포함하는 것으로 도시되어 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 동작 전압 제공부(133)는 하나의 PMIC만 포함할 수도 있고, 세 개 이상의 PMIC를 포함할 수도 있다. 또한, 도 6에는 하나의 DC/DC 컨버터(136)만 도시되어 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 동작 전압 제공부(133)는 하나 이상의 DC/DC 컨버터를 포함할 수도 있고, DC/DC 컨버터가 생략될 수도 있다.
제1 PMIC(134) 및 제2 PMIC(135)는, 컨트롤러(도 2의 111)의 제어에 따라, 메인 시스템(도 2의 110)의 구성들 각각에 대응하는 출력 전압(Vout)을 제공할 수 있다. 도 6에는 출력 전압(Vout)이 제1 내지 제8 출력 전압(Vout1~Vout8)을 포함하는 것으로 도시되나, 이는 출력 전압(Vout)이 다양한 전압 레벨을 갖는 출력 전압들을 포함할 수 있음을 설명하기 위한 예시에 불과하며, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 도 6에는 도시되지 않았으나, 제1 PMIC(134) 및 제2 PMIC(135)는 메인 시스템(도 2의 110)의 구성들 각각에 대응하는 출력 전압(Vout)을 생성함과 동시에 메인 시스템(도 2의 110)의 구성들 각각에 대응하는 클럭 신호를 생성할 수 있다. 생성된 클럭 신호는 출력 전압(Vout)과 함께 대응되는 구성에 제공될 수 있다.
제1 PMIC(134)는 내부 전원(INT)에 기초하여 컨트롤러(도 2의 111)의 각 구성에 제공되는 제1 내지 제4 출력 전압(Vout1~Vout4)을 생성할 수 있고, 제1 내지 제4 출력 전압(Vout1~Vout4)을 컨트롤러(도 2의 111)의 대응되는 구성에 제공할 수 있다. 제1 내지 제4 출력 전압(Vout1~Vout4)의 전압 레벨은 서로 같거나 다를 수 있다. 도 6의 제1 PMIC(134)는 제1 내지 제4 출력 전압(Vout1~Vout4)을 생성하는 것으로 도시되나, 본 개시에 따른 실시 예들이 이에 제한되는 것은 아니다.
제2 PMIC(135)는 내부 전원(INT)에 기초하여 제1 메모리(도 2의 112) 및 제2 메모리(도 2의 113)에 제공되는 제5 내지 제7 출력 전압(Vout5~Vout7)을 생성할 수 있고, 제5 내지 제7 출력 전압(Vout5~Vout7)을 제1 메모리(도 2의 112) 및 제2 메모리(도 2의 113)의 대응되는 구성에 제공할 수 있다. 예를 들어, 제5 및 제6 출력 전압(Vout5, Vout6)은 제2 메모리(도 2의 113)의 대응되는 구성에 제공되고, 제7 출력 전압(Vout7)은 제1 메모리(도 2의 112)에 제공될 수 있다. 제5 내지 제7 출력 전압(Vout5~Vout7)의 전압 레벨은 서로 같거나 다를 수 있다. 도 6의 제2 PMIC(135)는 제5 내지 제7 출력 전압(Vout5~Vout7)을 생성하는 것으로 도시되나, 본 개시에 따른 실시 예들이 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 PMIC(134) 및 제2 PMIC(135)는 컨트롤러(도 2의 111)의 제어에 따라 출력 전압(Vout)의 전압 레벨을 조절할 수 있다. 제1 PMIC(134) 및 제2 PMIC(135)는 출력 전압(Vout) 각각을 제공하거나, 차단하거나, 전압 레벨을 변환할 수 있다. 예를 들어, 제1 PMIC(134) 및 제2 PMIC(135)는, 전압 스케일링 커맨드(도 2의 VSC)에 기초하여, 제1 내지 제7 출력 전압(Vout1~Vout7) 각각의 평균 전압 레벨을 대응하는 DVS 레벨로 변환할 수 있다. DVS 레벨은 사용자에 의해 입력되는 고정 값 또는 컨트롤러(도 2의 111)에 의해 자동으로 계산되는 값일 수 있다. DVS 레벨은 제1 내지 제7 출력 전압(Vout1~Vout7) 각각에 대하여 서로 같거나 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 출력 전압(Vout1)의 DVS 레벨은 제2 출력 전압(Vout2)의 DVS 레벨보다 높을 수 있다.
DC/DC 컨버터(136)는 컨트롤러(도 2의 111)의 제어에 따라, 제2 메모리(도 2의 113)에 제공되는 제8 출력 전압(Vout8)을 조절할 수 있다. DC/DC 컨버터(136)는 제8 출력 전압(Vout8)을 제공하거나, 차단하거나, 전압 레벨을 변환할 수 있다. 예를 들어 DC/DC 컨버터(136)는, 전압 스케일링 커맨드(도 2의 VSC)에 기초하여, 제8 출력 전압(Vout8)의 평균 전압 레벨을 대응하는 DVS 레벨로 변환할 수 있다. DVS 레벨은 사용자에 의해 입력되는 고정 값 또는 컨트롤러(도 2의 111)에 의해 자동으로 계산되는 값일 수 있다. 제8 출력 전압(Vout8)의 DVS 레벨은 제1 내지 제7 출력 전압(Vout1~Vout7)과 같거나 다를 수 있다.
도 7은 본 개시의 예시적인 실시 예들에 따른 스토리지 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 상세하게는, 도 1의 스토리지 장치(100)의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 이하에서는, 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명하고 중복되는 설명은 생략한다.
도 7을 참조하면, 스토리지 장치(100)의 동작 방법(S100)은 단계들(S110, S120, S130, S140, S150)을 포함할 수 있다.
단계(S110)에서, 전원 제어부(도 3의 131)는 보조 전원 장치(도 3의 132)의 열화 정도를 모니터링할 수 있다. 보조 전원 장치(도 3의 132)의 열화 정도는 보조 전원 장치(도 3의 132)에 저장된 전기 에너지를 통해 모니터링 될 수 있다. 즉, 보조 전원 장치(도 3의 132)가 열화될수록 보조 전원 장치(도 3의 132)에 저장된 전기 에너지가 적을 수 있다. 그에 따라, 전원 제어부(도 3의 131)는 보조 전원 장치(도 3의 132)에 저장된 전기 에너지를 대변할 수 있는 값을 이용하여 보조 전원 장치(도 3의 132)의 열화 정도를 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 전원 제어부(도 3의 131)는, 도 4 및 도 5를 참조하여 전술한 바와 같이, 보조 전원 장치(도 3의 132)가 디스차지되기까지 소요되는 시간을 측정함으로써 보조 전원 장치(도 3의 132)의 열화 정도를 모니터링할 수 있다.
전원 제어부(도 3의 131)는 보조 전원 장치(도 3의 132)의 열화 정도를 모니터링한 결과에 기초하여, 계속하여 또는 기 설정된 주기마다 열화 모니터링 신호(도 3의 CHM)를 출력할 수 있다. 전원 제어부(도 3의 131)는 열화 모니터링 신호(도 3의 CHM)를 컨트롤러(도 2의 111)에 제공할 수 있다.
단계(S120)에서, 컨트롤러(도 2의 111)는 열화 모니터링 신호(도 2의 CHM)를 수신할 수 있다. 펌웨어(도 2의 114)는 열화 모니터링 신호(도 2의 CHM)에 기초하여 보조 전원 장치(도 3의 132)의 열화 정도를 기준 값과 비교할 수 있다. 즉, 펌웨어(도 2의 114)는 열화 모니터링 신호(도 2의 CHM)에 기초하여 보조 전원 장치(도 3의 132)에 저장된 전기 에너지를 기준 값과 비교할 수 있다. 예를 들어, 펌웨어(도 2의 114)는 보조 전원 장치(도 3의 132)가 디스차지되기까지 소요되는 시간을 기준 값(예를 들어, 도 5의 제2 기간(P2))과 비교할 수 있다. 기준 값은, 서든 파워 오프 상황에서 메인 시스템(도 2의 110)의 덤프 동작을 보장할 수 있는 최소 전기 에너지를 대변하는 값일 수 있다. 기준 값은 사용자에 의해 입력되는 값일 수 있다. 상기 기준 값은 스토리지 장치(도 1의 100)의 구성에 따라 다양한 값으로 설정될 수 있다.
펌웨어(도 2의 114)는 보조 전원 장치(도 3의 132)에 저장된 전기 에너지가 기 설정된 기준 값보다 많은 경우, 보조 전원 장치(도 3의 132)의 열화 정도가 서든 파워 오프 상황에서 메인 시스템(도 2의 110)의 덤프 동작을 보장할 수 있는 수준인 것으로 판단할 수 있다. 그에 따라, 단계(S110)를 반복하여 수행할 수 있다.
펌웨어(도 2의 114)는 보조 전원 장치(도 3의 132)에 저장된 전기 에너지가 기 설정된 기준 값과 같거나 기 설정된 기준 값보다 적은 경우, 보조 전원 장치(도 3의 132)의 열화 정도가 서든 파워 오프 상황에서 메인 시스템(도 2의 110)의 덤프 동작을 보장하기 어려운 수준인 것으로 판단할 수 있다. 그에 따라, 단계(S130)를 수행할 수 있다.
단계(S130)에서, 컨트롤러(도 2의 111)는 출력 전압(도 2의 Vout)의 전압 레벨을 변환하는 전압 스케일링 커맨드(도 2의 VSC)를 생성할 수 있다. 전압 스케일링 커맨드(도 2의 VSC)는 출력 전압(도 2의 Vout)의 평균 전압 레벨을 DVS 레벨로 변환하는 커맨드일 수 있다. DVS 레벨은 서든 파워 오프 상황에서 메인 시스템(도 2의 110)이 덤프 동작을 수행한 후 동작을 정상적으로 종료하기 위해 필요한 출력 전압(도 2의 Vout)의 최소 전압 레벨일 수 있다. DVS 레벨은 사용자에 의해 입력된 고정 값 또는 펌웨어(도 2의 114)에 의해 자동으로 계산되는 값일 수 있다. 전압 스케일링 커맨드(도 2의 VSC)는 제1 메모리(도 2의 112)에 저장될 수 있다.
단계(S140)에서, 전원 제어부(도 3의 131)는 외부 전원(도 3의 EXT)의 전압 레벨이 초기 설정된 최소 동작 허용 전압 레벨 미만으로 낮아지는 경우에 서든 파워 오프를 감지할 수 있다. 전원 제어부(도 3의 131)는 서든 파워 오프를 감지함에 따라 서든 파워 오프 감지 신호(도 3의 S_DET)를 활성화할 수 있고, 활성화된 서든 파워 오프 감지 신호(도 3의 S_DET)를 컨트롤러(도 2의 111)에 제공할 수 있다.
단계(S150)에서, 컨트롤러(도 2의 111)는 서든 파워 오프 감지 신호(도 2의 S_DET)에 응답하여 제1 메모리(도 2의 112)에 저장된 전압 스케일링 커맨드(도 2의 VSC)를 실행할 수 있다. 그에 따라, 동작 전압 제공부(도 3의 133)는 출력 전압(도 2의 Vout)의 평균 전압 레벨을 DVS 레벨로 변환할 수 있다. 또한, 컨트롤러(도 2의 111)는 서든 파워 오프 감지 신호(도 2의 S_DET)에 응답하여 전원 공급 장치(도 3의 130)가 보조 전원 공급 모드로 동작하도록 제어하고, 메인 시스템(도 2의 110)이 덤프 동작을 수행하도록 제어할 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따르면, 출력 전압(도 3의 Vout)의 평균 전압 레벨이 DVS 레벨로 변환됨에 따라, 서든 파워 오프 상황에서 메인 시스템(도 2의 110)이 덤프 동작을 수행하고 안정적으로 시스템을 종료하기 위해 소모되는 전력이 절약될 수 있다. 그에 따라, 보조 전원 장치(도 3의 132)가 열화됨으로써 보조 전원 장치(도 3의 132)에 저장된 전기 에너지가 메인 시스템(도 2의 110)이 덤프 동작을 수행하고 안정적으로 시스템을 종료하기에 부족하더라도, 스토리지 장치(도 1의 100)의 덤프 동작을 보장할 수 있다.
아울러, 상기 절약되는 전력을 스토리지 장치(도 1의 100)의 초기 설계에 반영하여 보조 전원 장치(도 4의 132)에 포함되는 커패시터들(도 4의 C1~CN)의 적어도 일부를 생략할 수 있다. 그에 따라, 스토리지 장치(도 1의 100)의 제조 비용을 감축할 수 있다. 이하에서는, 도 8 내지 도 10을 참조하여 전압 스케일링 커맨드(VSC) 생성 방법에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
도 8은 본 개시의 예시적인 실시 예들에 따른 전압 스케일링 커맨드 생성 방법을 설명하기 위한 순서이다. 상세하게는, 도 8은 도 7의 단계(S130)의 일 실시 예로써, 펌웨어(도 2의 114)가 도 2에서 전술된 제1 방법 또는 제2 방법으로 DVS 레벨을 결정하는 단계를 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는, 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명하고 중복되는 설명은 생략한다.
도 8을 참조하면, 단계(S130)는 단계들(S131, S132, S133, S134, S135)을 포함할 수 있다.
단계(S131)에서, ADC(도 2의 115)는 출력 전압(도 2의 Vout)의 전압 레벨을 모니터링할 수 있다. 출력 전압(도 2의 Vout)의 전압 레벨은 스토리지 장치(도 1의 100)의 동작 상황(예를 들어, 온도, 습도, 동작시 소모되는 전력량의 변화 등)에 따라 가변될 수 있다. 펌웨어(도 2의 114)는 ADC(도 2의 115)가 모니터링한 출력 전압(도 2의 Vout)을 이용하여 출력 전압(도 2의 Vout)의 최소 전압 레벨 및 최대 전압 레벨을 추출할 수 있다.
단계(S132)에서, 펌웨어(도 2의 114)는 출력 전압(도 2의 Vout)의 최소 전압 레벨 및 최대 전압 레벨에 기초하여 DVS 레벨을 결정할 수 있다. 먼저, 펌웨어(도 2의 114)는 아래의 수학식 2를 이용하여 출력 전압(도 2의 Vout)의 델타 값을 계산할 수 있다.
Figure 112022023207978-pat00002
Figure 112022023207978-pat00003
는 출력 전압의 델타 값, Vout_max는 출력 전압의 최대 전압 레벨, Vout_min은 출력 전압의 최소 전압 레벨일 수 있다. 즉,
Figure 112022023207978-pat00004
는 출력 전압의 변화량을 의미할 수 있다.
계속하여, 펌웨어(도 2의 114)는 계산된 출력 전압의 델타 값(
Figure 112022023207978-pat00005
)을 이용하여 DVS 레벨을 계산할 수 있다. DVS 레벨은 아래의 수학식 3에 따라 결정될 수 있다.
Figure 112022023207978-pat00006
이 때, VPKG_min는 메인 시스템(도 2의 110)이 안정적으로 동작할 수 있도록 설계 단계에서 결정되는 출력 전압(도 2의 Vout)의 한계 전압 레벨로서, 이하에서는 '스펙 레벨(Spec level)'로 지칭할 수 있다. 스펙 레벨(VPKG_min)은 스토리지 장치(도 1의 100)의 신뢰성을 고려하여 결정될 수 있다. 스펙 레벨(VPKG_min)은 출력 전압(도 2의 Vout)이 가질 수 있는 최소 전압 레벨일 수 있다. 스펙 레벨(VPKG_min)은 출력 전압이 제공되는 구성에 따라 다르게 결정될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러에 제공되는 출력 전압(예를 들어, 도 6의 제1 출력 전압(Vout1))의 스펙 레벨(VPKG_min)과 제2 메모리에 제공되는 출력 전압(예를 들어, 도 6의 제5 출력 전압(Vout5))의 스펙 레벨(VPKG_min)은 상이할 수 있다.
VDVS는 출력 전압(도 2의 Vout)의 DVS 레벨일 수 있다. DVS 레벨(VDVS)은 스펙 레벨(VPKG_min)과 출력 전압의 델타 값(
Figure 112022023207978-pat00007
)을 더한 값과 같거나, 그보다 큰 값으로 결정될 수 있다. DVS 레벨(VDVS)은 변환된 출력 전압의 평균 값일 수 있다.
다른 실시 예에서, 출력 전압의 델타 값(
Figure 112022023207978-pat00008
)은 기 설정된 값일 수도 있다. 예를 들어, 출력 전압의 델타 값(
Figure 112022023207978-pat00009
)은, 전술된 수학식 2에 의하여 펌웨어(도 2의 114)가 계산하는 값이 아닌, 사용자에 의해 입력된 값일 수 있다. 이 경우, DVS 레벨(VDVS)은 기 설정된 출력 전압의 델타 값(
Figure 112022023207978-pat00010
)과 수학식 3을 이용하여 DVS 레벨(VDVS)을 결정할 수 있다. 즉, 기 설정된 출력 전압의 델타 값(
Figure 112022023207978-pat00011
)과 스펙 레벨(VPKG_min)을 더한 값과 같거나, 그보다 큰 값으로 DVS 레벨(VDVS)이 결정될 수도 있다.
단계(S133)에서, DVS 레벨(VDVS)이 스펙 레벨(VPKG_min)과 출력 전압의 델타 값(
Figure 112022023207978-pat00012
)을 더한 값보다 작은 경우, 펌웨어(도 2의 114)는 출력 전압의 DVS 레벨(VDVS)을 제1 값(α)만큼 증가시킬 수 있다. 제1 값(α)은 사용자에 의해 입력된 값일 수 있다. 제1 값(α)은 펌웨어(도 2의 114)에 의해 임의로 결정되는 값일 수도 있다. 예를 들어, 제1 값(α)은 0.01V일 수 있다.
단계(S134)에서, DVS 레벨(VDVS)이 스펙 레벨(VPKG_min)과 출력 전압의 델타 값(
Figure 112022023207978-pat00013
)을 더한 값과 같거나 그보다 큰 경우, 펌웨어(도 2의 114)는 출력 전압의 DVS 레벨(VDVS)을 결정할 수 있다.
단계(S135)에서, 펌웨어(도 2의 114)는 결정된 DVS 레벨(VDVS)에 기초하여 전압 스케일링 커맨드를 생성할 수 있다. 펌웨어(도 2의 114)는 생성된 전압 스케일링 커맨드를 제1 메모리(도 2의 112)에 저장할 수 있다.
도 9는 본 개시의 예시적인 실시 예들에 따른 출력 전압을 설명하기 위한 도면이다. 상세하게는, 도 2에서 전술된 제1 방법으로 출력 전압(Vout)의 평균 전압 레벨을 DVS 레벨로 변환하는 동작을 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는, 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명하고 중복되는 설명은 생략한다.
도 9에서는, 설명의 편의를 위하여, 도 6의 출력 전압(Vout)에 포함되는 제1 내지 제8 출력 전압(Vout1~Vout8) 중 제1 출력 전압(Vout1)의 평균 전압 레벨을 DVS 레벨로 변환하는 방법에 대하여 설명하나 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 제2 내지 제8 출력 전압(Vout2~Vout8) 역시 이하에서 설명되는 방법과 같은 방법으로 DVS 레벨로 변환될 수 있다. 각 출력 전압의 DVS 레벨은 서로 같거나 다르게 결정될 수 있다.
도 9를 참조하면, 제1 시점(t1)은 도 7의 단계(S130)에 대응될 수 있다. 그에 따라, 제1 시점(t1)에서, 보조 전원 장치(도 1의 132)에 충전된 전기 에너지는 기 설정된 기준 값보다 작을 수 있고, 펌웨어(도 2의 114)는 전압 스케일링 커맨드를 생성할 수 있다.
제1 시점(t1)에서, ADC(도 2의 115)는 제1 PMIC(도 6의 134)로부터 출력되는 제1 출력 전압(Vout1)의 전압 레벨을 모니터링할 수 있다. 제1 출력 전압(Vout1)의 전압 레벨은, 스토리지 장치(도 1의 100)의 동작 상황(예를 들어, 온도, 습도, 동작시 소모되는 전력량의 변화 등)에 따라 가변될 수 있다. 그에 따라, 제1 출력 전압(Vout1)은 최소 전압 레벨(Vout_min) 및 최대 전압 레벨(Vout_max)을 포함할 수 있다.
펌웨어(도 2의 114)는 전술된 수학식 2, 제1 출력 전압의 최소 전압 레벨 (Vout_min) 및 제1 출력 전압의 최대 전압 레벨(Vout_max)을 이용하여 제1 델타 값(V1)을 계산할 수 있다. 제1 델타 값(V1)은 제1 출력 전압의 최소 전압 레벨(Vout_min)(또는, 최대 전압 레벨(Vout_max))과 제1 출력 전압의 평균 전압 레벨(Vout_avg)의 변화량일 수 있다.
펌웨어(도 2의 114)는 ADC(도 2의 115)의 모니터링 결과에 따라 계산된 제1 델타 값(
Figure 112022023207978-pat00014
)을 이용하여 DVS 레벨(VDVS)을 결정할 수 있다. DVS 레벨(VDVS)은 전술된 수학식 3을 이용하여 결정될 수 있다. 즉, DVS 레벨(VDVS)은 컨트롤러(도 2의 111)가 안정적으로 동작할 수 있는 제1 출력 전압의 스펙 레벨(VPKG_min)과 제1 델타 값(
Figure 112022023207978-pat00015
)의 합 또는 그보다 큰 값으로 결정될 수 있다.
DVS 레벨(VDVS)은 변환된 제1 출력 전압(Vcnv1)의 평균 전압 레벨일 수 있다. 즉, 변환된 제1 출력 전압(Vcnv1)은, 제1 출력 전압(Vout1)과 같이 가변되는 전압 레벨을 가질 수 있고, 최소 전압 레벨(VCNV_min) 및 최대 전압 레벨(VCNV_max)을 포함할 수 있다. 결정된 DVS 레벨(VDVS) 및 생성된 전압 스케일링 커맨드(도 2의 VSC)는 제1 메모리(도 2의 112)에 저장될 수 있다.
제2 시점(t2)은, 도 7의 단계들(S140, S150)에 대응될 수 있다. 제2 시점(t2)에서 서든 파워 오프가 발생할 수 있고, 제1 메모리(도 2의 112)에 저장된 전압 스케일링 커맨드(도 2의 VSC)가 실행될 수 있다. 그에 따라, 제1 PMIC(도 6의 134)는 제1 출력 전압(Vout1)의 평균 전압 레벨(Vout_avg)을 DVS 레벨(VDVS)로 변환할 수 있고, 제1 PMIC(도 6의 134)는 제2 시점(t2)부터 변환된 제1 출력 전압(Vcnv1)을 출력할 수 있다. 컨트롤러(도 2의 111)는 변환된 제1 출력 전압(Vcnv1)에 기초하여 동작할 수 있다.
도 10은 본 개시의 예시적인 실시 예들에 따른 전압 스케일링 커맨드 생성 방법을 설명하기 위한 순서이다. 상세하게는, 도 10은 도 7의 단계(S130)의 다른 실시 예로써, 펌웨어(도 2의 114)가 도 2에서 전술된 제3 방법으로 DVS 레벨을 결정하는 단계를 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는, 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명하고 중복되는 설명은 생략한다.
도 10를 참조하면, 단계(S130')는 단계들(S131', S132')을 포함할 수 있다. 단계(S130')는 도 7의 단계(S130)에 대응될 수 있다.
단계(S131')에서, 사용자는 펌웨어(도 2의 114)가 고정 값으로 DVS 레벨을 결정하도록 설정할 수 있다. 펌웨어(도 2의 114)가 고정 값으로 DVS 레벨을 결정하는 경우, 메인 시스템(도 2의 110)이 동작하면서 실시간으로 소모되는 전력량, 외부 환경 등 주변 상황과 무관하게 출력 전압(도 2의 Vout)의 전압 레벨이 DVS 레벨로 결정될 수 있다. 이 경우, 사용자는 DVS 레벨로 결정되는 고정 값을 입력할 수 있다. 고정 값은 메인 시스템(도 2의 110)이 서든 파워 오프 상황에서 안정적으로 동작하기 위한 출력 전압(도 2의 Vout)의 최소 전압 레벨과 같거나 그보다 클 수 있다.
단계(S132')에서, 펌웨어(도 2의 114)는 사용자에 의해 입력된 고정 값에 기초하여 전압 스케일링 커맨드를 생성할 수 있다. 펌웨어(도 2의 114)는 생성된 전압 스케일링 커맨드를 제1 메모리(도 2의 112)에 저장할 수 있다.
도 11은 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 스토리지 장치를 포함하는 스토리지 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 11을 참조하면, 스토리지 시스템(200)은 스토리지 장치(1000) 및 호스트(2000)를 포함할 수 있다. 스토리지 장치(1000)는 호스트(2000)의 요청에 응답하여 데이터를 서비스할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(1000)는, 호스트(2000)로부터 제공된 데이터를 저장하거나, 스토리지 장치(1000)에 저장된 데이터를 호스트(2000)에게 제공할 수 있다.
스토리지 장치(1000)는 도 1의 스토리지 장치(100)를 포함할 수 있다. 스토리지 장치(1000)는 SSD(Solid State Drive)를 포함할 수 있다. 스토리지 장치(1000)는 제어부(1100), 복수의 비휘발성 메모리 장치들(1200) 및 전원 공급 장치(1300)를 포함할 수 있다.
제어부(1100)는 호스트(2000)와 신호를 송수신할 수 있다. 여기서, 신호는 커맨드(CMD), 어드레스(ADD), 데이터(DAT) 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 커맨드(CMD)는 스토리지 장치(1000)에 데이터를 기입하기 위한 기입 커맨드 및 스토리지 장치(1000)에 저장된 데이터를 독출하기 위한 독출 커맨드를 포함할 수 있다. 즉, 제어부(1100)는 호스트(2000)로부터 기입 커맨드 및 독출 커맨드 등을 수신할 수 있다.
제어부(1100)는 호스트(2000)로부터 수신한 신호에 기초하여 스토리지 장치(1000)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 제어부(1100)는 호스트(2000)로부터 수신한 커맨드(CMD)에 기초하여 스토리지 장치(1000)를 구동하기 위한 펌웨어 또는 소프트웨어를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1100)는, 호스트(2000)로부터 제공된 커맨드(CMD)가 기입 커맨드인 경우, 스토리지 장치(1000)가 기입 커맨드를 처리함으로써 데이터를 기입하도록 스토리지 장치(1000)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 호스트(2000)로부터 제공된 커맨드(CMD)가 독출 커맨드인 경우, 스토리지 장치(1000)가 독출 커맨드를 처리함으로써 데이터를 독출하도록 스토리지 장치(1000)를 제어할 수 있다.
제어부(1100)는 전원 공급 장치(1300)로부터 출력 전압(Vout)을 공급받을 수 있다. 출력 전압(Vout)은 제어부(1100) 및 복수의 비휘발성 메모리 장치들(1200)이 동작하기 위해 필요한 전압일 수 있다. 출력 전압(Vout)은 복수의 채널로 출력될 수 있으며 각 채널들로부터 출력되는 출력 전압(Vout)은 서로 다른 전압 레벨을 가질 수 있다.
제어부(1100)는 전원 공급 장치(1300)로부터 서든 파워 오프 감지 신호(S_DET)를 수신할 수 있고, 서든 파워 오프 감지 신호(S_DET)에 응답하여 전원 공급 장치(1300)가 외부 전원 공급 모드 또는 보조 전원 공급 모드로 동작하도록 전원 공급 장치(1300)를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(1100)는 서든 파워 오프 상황에서 비휘발성 메모리 장치(1200)가 덤프(Dump) 동작을 수행하도록 비휘발성 메모리 장치(1200)의 동작을 제어할 수 있다.
제어부(1100)는 전원 공급 장치(1300)로부터 열화 모니터링 신호(CHM)를 수신할 수 있고, 열화 모니터링 신호(CHM)에 응답하여 전원 공급 장치(1300)로부터 출력되는 출력 전압(Vout)의 전압 레벨을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1100)는 열화 모니터링 신호(CHM)에 응답하여 전원 공급 장치(1300)로부터 출력되는 출력 전압(Vout)의 평균 전압 레벨을 DVS 레벨(Dynamic Voltage Scaling Level)로 변환하는 전압 스케일링 커맨드를 생성할 수 있다.
제어부(1100)는 동작에 따른 응답 신호(RES)를 생성할 수 있고, 생성된 응답 신호(RES)를 호스트(2000)로 전송할 수 있다. 응답 신호(RES)는 제어부(1100)가 커맨드(CMD)에 응답하여 스토리지 장치(1000)의 동작을 처리한 결과에 기초하여 생성된 신호를 의미할 수 있다. 제어부(1100)는 응답 신호(RES)를 호스트(2000)에 제공할 수 있다.
비휘발성 메모리 장치들(1200)은 스토리지 장치(1000)의 저장 매체로 사용될 수 있다. 비휘발성 메모리 장치들(1200)은 낸드 플래시 메모리 장치(NAND Flash memory device)를 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 도시되지 않았으나, 비휘발성 메모리 장치들(1200)은 메모리 셀 어레이, 기입/독출 회로 및 제어 로직을 포함할 수 있다. 비휘발성 메모리 장치들(1200)은 도 2의 제2 메모리(113)를 포함할 수 있다.
전원 공급 장치(1300)는 외부로부터 인가되는 외부 전원(EXT) 또는 보조 전원 장치(1320)로부터 인가되는 보조 전원을 가공하여 스토리지 장치(1000)에 제공할 수 있다. 전원 공급 장치(1300)는 외부 전원(EXT)의 전압 레벨을 모니터링함으로써 서든 파워 오프를 감지할 수 있다. 전원 공급 장치(1300)는 서든 파워 오프가 발생하는 경우 서든 파워 오프 감지 신호(S_DET)를 활성화할 수 있고, 활성화된 서든 파워 오프 감지 신호(S_DET)를 제어부(1100)로 출력할 수 있다. 전원 공급 장치(1300)는 도 3의 전원 공급 장치(130)를 포함할 수 있다. 전원 공급 장치(1300)는 보조 전원 장치(1320)를 포함할 수 있다.
전원 공급 장치(1300)는 보조 전원 장치(1320)의 열화 정도를 모니터링할 수 있다. 전원 공급 장치(1300)는 보조 전원 장치(1320)의 열화 정도를 모니터링한 결과에 따라, 열화 모니터링 신호(CHM)를 생성할 수 있고, 제어부(1100)는 열화 모니터링 신호(CHM)에 응답하여 출력 전압(Vout)의 전압 레벨을 제어할 수 있다.
호스트(2000)는 인쇄 회로 기판(printed circuit board)과 같은 기판(board) 형태로 구성될 수 있다. 도 11에 도시되지 않았으나, 호스트(2000)는 제어 신호를 생성하고 처리하기 위한 백그라운드 기능 블럭들을 포함할 수 있다. 호스트(2000)는 스토리지 장치(1000)와 신호를 송수신하기 위한 소켓(socket), 슬롯(slot) 또는 커넥터(connector)와 같은 접속 터미널(미도시)을 포함할 수 있고, 스토리지 장치(1000)는 호스트(2000)의 접속 터미널에 마운트(mount)될 수 있다. 호스트(2000) 및 스토리지 장치(1000)는 접속 터미널을 통해서 커맨드, 어드레스, 데이터 등과 같은 신호를 전달할 수 있다. 접속 터미널은 호스트(2000)와 스토리지 장치(1000)의 인터페이스 방식에 따라 다양한 형태로 구성될 수 있다.
이하에서는 도 12를 참조하여 제어부(1100)에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
도 12는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 제어부를 나타내는 블록도이다. 상세하게는, 도 11의 제어부(1100)를 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는, 도 11을 참조하여 설명하고, 중복되는 설명은 생략한다.
도 12를 참조하면, 제어부(1100)는 호스트 인터페이스(1110), 프로세서(1120), ADC(1130), 메모리 인터페이스(1140), 버퍼 메모리(1150), 메모리 제어부(1160), 사용자 인터페이스(1170) 및 버스(1180)를 포함할 수 있다.
호스트 인터페이스(1110)는 스토리지 장치(도 11의 1000)와 호스트(도 11의 2000) 사이의 인터페이스 동작을 제어할 수 있다. 호스트 인터페이스(1110)는 스토리지 장치(도 11의 1000) 및 스토리지 장치(도 11의 1000)와 접속되는 호스트(도 11의 2000)를 상호 연결할 수 있고, 스토리지 장치(도 11의 1000)와 호스트(도 11의 2000) 사이의 데이터 교환 프로토콜을 구비할 수 있다. 호스트 인터페이스(1110)는 SATA(Serial Advanced Technology Attachment) 인터페이스, PATA(Parallel Advanced Technology Attachment) 인터페이스, USB(Universal Serial Bus) 또는 SAS(Serial Attached Small Computer System) 인터페이스, PCI-E (PCI-express), NVMe(Nonvolatile Memory-express) 인터페이스일 수 있다. 그러나 본 개시에 따른 실시 예가 이에 제한되는 것은 아니다.
프로세서(1120)는 스토리지 장치(도 11의 1000)로 입력되는 신호를 분석하고, 분석된 결과에 따라 동작을 처리할 수 있다. 프로세서(1120)는 버퍼 메모리(1150) 및 비휘발성 메모리 장치(도 11의 1200)의 데이터 읽기, 쓰기, 소거 등의 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(1120)는 마이크로 컨트롤 유닛(MCU; Micro Control Unit) 또는 중앙처리장치(CPU; Central Processing Unit)로 구성될 수 있다. 프로세서(1120)는 도 2의 컨트롤러(111)에 포함되는 구성일 수 있다.
프로세서(1120)는 펌웨어(FW)를 이용하여 스토리지 장치(도 11의 1000)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 펌웨어(FW)는 사용자의 입력에 응답하여 데이터를 가공하는 소프트웨어, 어플리케이션 등을 의미할 수 있다. 프로세서(1120)는 비휘발성 메모리 장치들(도 11의 1200) 및 전원 공급 장치(도 11의 1300)를 제어하기 위해 펌웨어(FW)를 실행할 수 있다. 펌웨어(FW)는 프로세서(1120)에서 실행되는 것으로 기재되어 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 펌웨어(FW)는 버퍼 메모리(1150)에서 실행될 수도 있고, 다른 블록 구성에서 실행될 수도 있다.
프로세서(1120)는 비휘발성 메모리 장치들(도 11의 1200)로부터 독출된 데이터를 호스트(도 11의 2000)로 제공하기 전에 버퍼 메모리(1150)에 임시로 저장할 것을 명령할 수 있다. 또한, 프로세서(1120)는 호스트(도 11의 2000)가 비휘발성 메모리 장치들(도 11의 1200)에 기입을 요청하는 데이터를 비휘발성 메모리 장치들(도 11의 1200)에 기입하기 전에 버퍼 메모리(1150)에 임시로 저장할 것을 명령할 수 있다. 이 때, 호스트(도 11의 2000)로 제공되는 데이터 또는 호스트(도 11의 2000)로부터 제공된 데이터는 어플리케이션이 실행하는 데이터 및 데이터를 관리하기 위한 호스트(도 11의 2000)의 메타 데이터를 포함할 수 있다.
프로세서(1120)는 전원 공급 장치(도 11의 1300)로부터 수신한 서든 파워 오프 감지 신호(도 11의 S_DET)에 응답하여, 전원 공급 장치(도 11의 1300)가 외부 전원 공급 모드 또는 보조 전원 공급 모드로 동작하도록 전원 공급 장치(도 11의 1300)를 제어할 수 있다. 프로세서(1120)는 전원 공급 장치(도 11의 1300)로부터 수신한 서든 파워 오프 감지 신호(도 11의 S_DET)에 기초하여, 비휘발성 메모리 장치들(도 11의 1200)이 덤프 동작을 수행하도록 비휘발성 메모리 장치들(도 11의 1200)을 제어할 수 있다.
펌웨어(FW)는 도 2의 펌웨어(114)에 대응될 수 있다. 펌웨어(FW)는 도 2의 펌웨어(114)와 같이 전압 스케일링 커맨드를 생성할 수 있다. 펌웨어(FW)는 생성된 전압 스케일링 커맨드를 버퍼 메모리(1150)에 저장할 수 있다. 펌웨어(FW)는 전원 공급 장치(도 11의 1300)로부터 수신한 서든 파워 오프 감지 신호(도 11의 S_DET)에 기초하여, 버퍼 메모리(1150)에 저장된 전압 스케일링 커맨드를 실행시킬 수 있다.
메모리 인터페이스(1140)는 프로세서(1120)의 제어에 따라 버퍼 메모리(1150)에 데이터를 기입하거나, 버퍼 메모리(1150)에 저장된 데이터를 독출할 수 있다. 메모리 인터페이스(1140)는 프로세서(1120)의 제어에 따라 버퍼 메모리(1150)에 전압 스케일링 커맨드를 기입하거나, 버퍼 메모리(1150)에 저장된 전압 스케일링 커맨드를 독출할 수 있다. 메모리 인터페이스(1140)는 버퍼를 관리하는 버퍼 할당부(BAU; Buffer Alocation Unit)을 포함하여 버퍼의 사용과 해제를 관리할 수 있다.
버퍼 메모리(1150)는 제어부(1100)의 데이터 저장 매체로 사용될 수 있다. 버퍼 메모리(1150)는 비휘발성 메모리 장치들(도 11의 1200) 또는 제어부(1100)에 입출력되는 데이터를 임시 저장할 수 있다. 버퍼 메모리(1150)는 펌웨어(FW)로부터 생성되는 전압 스케일링 커맨드를 임시 저장할 수 있다. 버퍼 메모리(1150)에 임시로 저장된 데이터는 제어부(1100)의 제어에 따라 호스트(도 11의 2000) 또는 비휘발성 메모리 장치들(1200)로 전송될 수 있다. 버퍼 메모리(1150)는 휘발성 메모리로 구성될 수 있다. 예를 들어, 버퍼 메모리(1150)는 SRAM(Static Random Access Memory) 또는 DRAM(Dynamic RAM) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 버퍼 메모리(1150)는 도 2의 제1 메모리(112)에 대응될 수 있다.
메모리 제어부(1160)는 비휘발성 메모리 장치들(도 11의 1200)의 동작을 제어할 수 있다. 메모리 제어부(1160)는 비휘발성 메모리 장치들(도 11의 1200)와 커맨드, 어드레스, 데이터 등을 주고받을 수 있다. 예를 들어, 메모리 제어부(1160)는 기입 동작 시 호스트 인터페이스(1110)로부터 수신하는 신호를 비휘발성 메모리 장치들(도 11의 1200)에 전송할 수 있고, 독출 동작시 비휘발성 메모리 장치들(도 11의 1200)로부터 독출된 신호를 호스트 인터페이스(1110)에 전송할 수 있다.
사용자 인터페이스(1170)는 사용자가 스토리지 장치(도 11의 1000)에 접근할 수 있는 입력 인터페이스 및 스토리지 장치(도 11의 1000)의 동작 상황이나 처리 결과를 사용자에게 제공할 수 있는 출력 인터페이스를 포함할 수 있다. 사용자는 사용자 인터페이스(1170)를 통해, 전기 에너지의 기준 값을 입력할 수 있다. 상기 기준 값은 펌웨어(FW)에서 보조 전원 장치(도 11의 1320)에 충전되는 전기 에너지 값과 비교되는 값일 수 있다. 상기 기준 값은 보조 전원 장치(도 11의 1320)가 열화된 후 서든 파워 오프가 발생하더라도 스토리지 장치(도 11의 1000)가 정상적으로 동작을 종료할 수 있는 최소 전기 에너지 값일 수 있다.
사용자는 사용자 인터페이스(1170)를 통해 DVS 레벨 결정 방법을 입력할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 사용자 인터페이스(1170)를 통해 펌웨어(FW)가 고정 값 또는 펌웨어(FW)에 의해 자동으로 결정되는 값으로 DVS 레벨을 결정하도록 설정할 수 있다. 펌웨어(FW)가 고정 값으로 DVS 레벨을 결정하는 경우, 스토리지 장치(도 11의 1000)의 동작 환경과 무관하게 DVS 레벨이 결정될 수 있다. 이 경우, 사용자는 사용자 인터페이스(1170)를 통해 DVS 레벨로 결정되는 고정 값을 입력할 수 있다. 고정 값은 제어부(1100) 및 비휘발성 메모리 장치들(도 11의 1200)이 서든 파워 오프 상황에서 안정적으로 동작하기 위한 출력 전압(Vout)의 스펙 레벨보다 큰 값일 수 있다.
버스(1180)는 스토리지 장치(100)에 포함된 각 구성요소들 사이에서 데이터를 이동시키기 위한 통로일 수 있다. 예를 들어, 호스트 인터페이스(1110), 프로세서(1120), ADC(1130), 메모리 인터페이스(1140), 버퍼 메모리(1150), 메모리 제어부(1160) 및 사용자 인터페이스(1170)는 버스(1180)를 통해 상호 신호를 교환할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 전원 공급 장치(1300)에 의해 보조 전원 장치(1320)의 열화 정도가 모니터링될 수 있고, 보조 전원 장치(1320)의 열화 정도에 따라 제어부(1100)가 출력 전압(Vout)의 전압 레벨을 제어함으로써, 서든 파워 오프 상황에서 스토리지 장치(1000)의 덤프 동작을 보장할 수 있고, 스토리지 장치(1000)의 기대 수명을 연장시킬 수 있다. 또한, 상기 절감되는 전력을 스토리지 장치(1000)의 초기 설계에 반영하여 보조 전원 장치(1320)에 포함되는 커패시터의 적어도 일부를 생략함으로써, 스토리지 장치(1000)의 제조 비용을 감축할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시 예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시 예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 보조 전원을 제공하는 보조 전원 장치를 포함하고, 상기 보조 전원 장치의 열화 정도를 모니터링함으로써 상기 보조 전원 장치의 열화 정도를 나타내는 열화 모니터링 신호를 생성하고, 외부 전원 또는 상기 보조 전원에 기초하여 출력 전압을 생성하는 전원 공급 장치; 및
    상기 출력 전압에 기초하여 동작하고, 서든 파워 오프(Sudden Power Off: SPO) 상황에서 데이터를 백업하는 덤프 동작을 수행하는 메인 시스템을 포함하고,
    상기 메인 시스템은,
    상기 열화 모니터링 신호에 응답하여 상기 보조 전원 장치의 열화 정도와 기 설정된 기준 값을 비교하고, 상기 보조 전원 장치의 열화 정도가 상기 기 설정된 기준 값과 같거나 상기 기 설정된 기준 값보다 작을 때 상기 출력 전압의 평균 전압 레벨을 DVS 레벨로 변환하도록 상기 전원 공급 장치를 제어하는 전압 스케일링 커맨드를 생성하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 스토리지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    실시간으로 모니터링되는 상기 출력 전압의 전압 레벨에 기초하여 상기 DVS 레벨을 결정하는 것을 특징으로 하는 스토리지 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 출력 전압의 최소 전압 레벨 및 상기 출력 전압의 최대 전압 레벨을 이용하여 상기 출력 전압의 델타 값을 계산하고, 상기 출력 전압의 스펙 레벨에 상기 델타 값을 더한 값 또는 그보다 큰 값으로 상기 DVS 레벨을 결정하고,
    상기 스펙 레벨은,
    상기 메인 시스템이 안정적으로 동작할 수 있도록 설계 단계에서 결정되는 상기 출력 전압의 한계 전압 레벨인 것을 특징으로 하는 스토리지 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 출력 전압의 스펙 레벨에 기 설정된 출력 전압의 델타 값을 더한 값 또는 그보다 큰 값으로 상기 DVS 레벨을 결정하고,
    상기 스펙 레벨은,
    상기 메인 시스템이 안정적으로 동작할 수 있도록 설계 단계에서 결정되는 상기 출력 전압의 한계 전압 레벨인 것을 특징으로 하는 스토리지 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    사용자에 의해 입력된 고정 값으로 상기 DVS 레벨을 결정하는 것을 특징으로 하는 스토리지 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전원 공급 장치는,
    상기 서든 파워 오프를 감지하여 서든 파워 오프 감지 신호를 활성화하고, 상기 외부 전원 또는 상기 보조 전원을 변환함으로써 전압 레벨이 일정한 내부 전원을 출력하는 전원 제어부; 및
    상기 내부 전원에 기초하여 상기 메인 시스템에 필요한 복수의 전압 레벨을 갖는 출력 전압을 생성하는 동작 전압 제공부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스토리지 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 활성화된 서든 파워 오프 감지 신호에 응답하여 상기 전압 스케일링 커맨드를 실행하는 것을 특징으로 하는 스토리지 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전원 공급 장치는,
    상기 보조 전원 장치가 디스차지되기까지 소요되는 시간을 이용하여 상기 보조 전원 장치의 열화 정도를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 스토리지 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전원 공급 장치는,
    상기 보조 전원 장치가 완충되기까지 요구되는 시간을 이용하여 상기 보조 전원 장치의 열화 정도를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 스토리지 장치.
  10. 보조 전원을 제공하는 보조 전원 장치;
    외부 전원 또는 상기 보조 전원에 기초하여 전압 레벨이 일정한 내부 전원을 출력하고, 상기 보조 전원 장치의 열화 정도를 모니터링함으로써 상기 보조 전원 장치의 열화 정도를 나타내는 열화 모니터링 신호를 생성하는 전원 제어부;
    상기 내부 전원에 기초하여 복수의 전압 레벨을 갖는 출력 전압을 생성하는 동작 전압 제공부; 및
    상기 열화 모니터링 신호에 응답하여 상기 보조 전원 장치의 열화 정도와 기 설정된 기준 값을 비교하고, 상기 보조 전원 장치의 열화 정도가 상기 기 설정된 기준 값과 같거나 상기 기 설정된 기준 값보다 작을 때 상기 출력 전압의 평균 전압 레벨을 대응하는 DVS 레벨로 변환하도록 상기 동작 전압 제공부를 제어하는 전압 스케일링 커맨드(Voltage Scaling Command)를 생성하는 컨트롤러를 포함하는 스토리지 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 출력 전압의 전압 레벨을 실시간으로 모니터링하는 ADC(Analog-to-Digital Converter); 및
    상기 ADC를 통해 실시간으로 모니터링되는 상기 출력 전압에 기초하여 상기 DVS 레벨을 결정하는 펌웨어를 포함하는 것을 특징으로 하는 스토리지 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 출력 전압의 최소 전압 레벨 및 상기 출력 전압의 최대 전압 레벨을 추출하여 상기 출력 전압의 델타 값을 계산하고, 상기 출력 전압의 스펙 레벨에 상기 델타 값을 더한 값 또는 그보다 큰 값으로 상기 DVS 레벨을 결정하고,
    상기 스펙 레벨은,
    상기 스토리지 장치가 안정적으로 동작할 수 있도록 설계 단계에서 결정되는 상기 출력 전압의 한계 전압 레벨인 것을 특징으로 하는 스토리지 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 전원 제어부는,
    상기 보조 전원 장치가 디스차지되기까지 소요되는 시간 및 상기 보조 전원 장치를 완충하기 위해 요구되는 시간 중 적어도 하나를 이용하여 상기 보조 전원 장치의 열화 정도를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 스토리지 장치.
  14. 제10항에 있어서
    상기 전원 제어부는,
    상기 외부 전원의 전압 레벨 모니터링을 통해 서든 파워 오프를 감지함에 따라 서든 파워 오프 감지 신호를 활성화하고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 활성화된 서든 파워 오프 감지 신호에 응답하여 상기 전압 스케일링 커맨드를 실행하는 것을 특징으로 하는 스토리지 장치.
  15. 보조 전원 장치를 포함하는 전원 공급 장치, 및 상기 전원 공급 장치로부터 출력되는 출력 전압에 기초하여 동작하는 메인 시스템을 포함하는 스토리지 장치의 동작 방법으로서,
    상기 보조 전원 장치의 열화 정도를 모니터링하는 단계;
    상기 모니터링 결과에 기초하여 상기 보조 전원 장치의 열화 정도를 기 설정된 기준 값과 비교하는 단계;
    상기 보조 전원 장치의 열화 정도가 기 설정된 기준 값보다 작을 때, 상기 출력 전압의 평균 전압 레벨을 DVS 레벨로 변환하는 전압 스케일링 커맨드를 생성하는 단계; 및
    서든 파워 오프가 발생하면, 상기 전압 스케일링 커맨드를 실행하는 단계
    를 포함하는 스토리지 장치 동작 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전압 스케일링 커맨드를 생성하는 단계는,
    상기 출력 전압의 전압 레벨을 실시간으로 모니터링하는 단계;
    상기 모니터링 결과에 기초하여 상기 출력 전압의 최소 전압 레벨과 상기 출력 전압의 최대 전압 레벨을 추출하는 단계;
    상기 출력 전압의 최소 전압 레벨과 상기 출력 전압의 최대 전압 레벨을 이용하여 상기 출력 전압의 델타 값을 계산하고, 상기 출력 전압의 스펙 레벨에 상기 델타 값을 더한 값 또는 그보다 큰 값으로 상기 DVS 레벨을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 DVS 레벨에 기초하여 상기 전압 스케일링 커맨드를 생성하고, 상기 메인 시스템에 포함된 버퍼 메모리에 저장하는 단계를 포함하고,
    상기 스펙 레벨은,
    상기 메인 시스템이 안정적으로 동작할 수 있도록 설계 단계에서 결정되는 상기 출력 전압의 한계 전압 레벨인 것을 특징으로 하는 스토리지 장치 동작 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 스펙 레벨에 상기 델타 값을 더한 값보다 상기 DVS 레벨이 작은 경우, 상기 DVS 레벨에 제1 값을 더하는 단계; 및
    상기 DVS 레벨이 상기 스펙 레벨에 상기 델타 값을 더한 값과 같거나 그보다 커질 때까지, 상기 DVS 레벨에 제1 값을 더하는 단계를 반복하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스토리지 장치 동작 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 전압 스케일링 커맨드를 생성하는 단계는,
    상기 출력 전압의 스펙 레벨에 기 설정된 출력 전압의 델타 값을 더한 값 또는 그보다 큰 값으로 상기 DVS 레벨을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 DVS 레벨에 기초하여 상기 전압 스케일링 커맨드를 생성하고, 상기 메인 시스템에 포함된 버퍼 메모리에 저장하는 단계를 포함하고,
    상기 스펙 레벨은,
    상기 메인 시스템이 안정적으로 동작할 수 있도록 설계 단계에서 결정되는 상기 출력 전압의 한계 전압 레벨인 것을 특징으로 하는 스토리지 장치 동작 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 전압 스케일링 커맨드를 생성하는 단계는,
    사용자에 의해 입력된 고정 값으로 상기 DVS 레벨을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 DVS 레벨에 기초하여 상기 전압 스케일링 커맨드를 생성하고, 상기 메인 시스템에 포함된 버퍼 메모리에 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스토리지 장치 동작 방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 서든 파워 오프가 발생하면, 서든 파워 오프를 감지하고 서든 파워 오프 감지 신호를 활성화하는 단계; 및
    상기 서든 파워 오프 감지 신호에 기초하여, 상기 메인 시스템에 포함된 버퍼 메모리의 데이터를 상기 메인 시스템에 포함된 비휘발성 메모리 장치로 백업하는 덤프 동작을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스토리지 장치 동작 방법.


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