KR20220067282A - 스토리지 장치, 스토리지 장치를 포함하는 서버 장치 및 스토리지 장치의 구동 방법 - Google Patents

스토리지 장치, 스토리지 장치를 포함하는 서버 장치 및 스토리지 장치의 구동 방법 Download PDF

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이경덕
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Abstract

스토리지 장치, 스토리지 장치를 포함하는 서버 장치 및 스토리지 장치의 구동 방법이 제공된다. 스토리지 장치는 제1 온도 범위에서 수행되는 메모리 동작(memory operation)과 관련된 제1 제어 정보와, 제1 온도 범위와 다른 제2 온도 범위에서 수행되는 메모리 동작과 관련된 제2 제어 정보를 저장하되, 제1 제어 정보와 제2 제어 정보를 구분하여 저장하는 비휘발성 메모리, 및 온도 센서로부터 센싱된 온도를 수신하고, 센싱된 온도를 프로세싱하여 타겟 온도를 결정하고, 결정된 타겟 온도를 기초로 제1 제어 정보와 제2 제어 정보 중 어느 하나를 선택하고, 선택된 제어 정보를 이용하여 비휘발성 메모리에 대한 메모리 동작을 수행하는 스토리지 컨트롤러를 포함한다.

Description

스토리지 장치, 스토리지 장치를 포함하는 서버 장치 및 스토리지 장치의 구동 방법{Storage device, Server comprising the storage device and method for operation the storage device}
본 발명은 스토리지 장치, 스토리지 장치를 포함하는 서버 장치 및 스토리지 장치의 구동 방법에 관한 것이다.
일반적으로 서버 장치에는 많은 수의 스토리지 장치가 적용된다. 최근 서버 장치에서는 각각의 기능을 분리하여 슬레드(sled)로 구현한 서버 분리(server disaggregation) 개념이 적용되고 있으며, 이러한 슬레드의 예는 다수의 연산을 위한 CPU 슬레드, 다른 서버 장치와 통신을 위한 네트워크 슬레드, 빠른 연산처리를 위한 액셀러레이터 슬레드, 데이터 저장을 위한 다수의 스토리지 슬레드 등이다.
서버 장치의 효율성 향상과 비용 절감을 위해, 최근에는 더 많은 스토리지 장치를 단위 스토리지 슬레드에 집적하는 연구들이 진행되고 있다. 이 경우, 단위 스토리지 슬레드에 배치되는 스토리지 장치의 수가 많이지므로, 스토리지 장치의 발열 관리가 매우 중요한 문제로 부각되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 동작 성능이 향상된 스토리지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 동작 성능이 향상된 서버 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 동작 성능이 향상된 스토리지 장치의 구동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 몇몇 실시예에 따른 스토리지 장치는 제1 온도 범위에서 수행되는 메모리 동작(memory operation)과 관련된 제1 제어 정보와, 제1 온도 범위와 다른 제2 온도 범위에서 수행되는 메모리 동작과 관련된 제2 제어 정보를 저장하되, 제1 제어 정보와 제2 제어 정보를 구분하여 저장하는 비휘발성 메모리, 및 온도 센서로부터 센싱된 온도를 수신하고, 센싱된 온도를 프로세싱하여 타겟 온도를 결정하고, 결정된 타겟 온도를 기초로 제1 제어 정보와 제2 제어 정보 중 어느 하나를 선택하고, 선택된 제어 정보를 이용하여 비휘발성 메모리에 대한 메모리 동작을 수행하는 스토리지 컨트롤러를 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 몇몇 실시예에 따른 서버 장치는 제1 위치에 배치되고 제1 비휘발성 메모리를 포함하는 제1 스토리지 장치, 상기 제1 위치와 다른 제2 위치에 배치되고 제2 비휘발성 메모리를 포함하는 제2 스토리지 장치, 및 상기 제1 스토리지 장치와 상기 제2 스토리지 장치 중 적어도 하나를 포함하는 제1 스토리지 서버를 포함하되, 제1 스토리지 장치는, 제1 온도 범위에서 수행되는 메모리 동작과 관련된 제1 제어 정보와, 제1 온도 범위와 다른 제2 온도 범위에서 수행되는 메모리 동작과 관련된 제2 제어 정보를 제공받고, 제1 제어 정보와 제2 제어 정보 중 어느 하나를 선택하고, 선택된 제어 정보를 이용하여 제1 비휘발성 메모리에 대해 메모리 동작을 수행하는 제1 스토리지 컨트롤러를 포함하고, 제2 스토리지 장치는, 제1 제어 정보와 제2 제어 정보를 제공받고, 제1 제어 정보와 제2 제어 정보 중 어느 하나를 선택하고, 선택된 제어 정보를 이용하여 제2 비휘발성 메모리에 대해 메모리 동작을 수행하는 제2 스토리지 컨트롤러를 포함하고, 제1 스토리지 컨트롤러는 제1 제어 정보를 이용하여 제1 비휘발성 메모리에 대한 메모리 동작을 수행하고, 제2 스토리지 컨트롤러는 제2 제어 정보를 이용하여 제2 비휘발성 메모리에 대한 메모리 동작을 수행한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 몇몇 실시예에 따른 스토리지 장치의 구동 방법은 제1 온도 범위에서 수행되는 메모리 동작과 관련된 제1 제어 정보와, 제1 온도 범위와 다른 제2 온도 범위에서 수행되는 메모리 동작과 관련된 제2 제어 정보를 저장하되, 제1 제어 정보와 제2 제어 정보를 구분하여 저장하는 비휘발성 메모리를 제공하고, 온도 센서로부터 센싱된 온도를 수신하고, 센싱된 온도를 프로세싱하여 타겟 온도를 결정하고, 결정된 타겟 온도를 기초로 제1 제어 정보와 제2 제어 정보 중 어느 하나를 선택하고, 선택된 제어 정보를 이용하여 비휘발성 메모리에 대한 메모리 동작을 수행하는 것을 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 몇몇 실시예에 따른 호스트-스토리지 시스템을 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 스토리지 컨트롤러, 메모리 인터페이스 및 비휘발성 메모리를 재구성하여 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 비휘발성 메모리에 저장되는 데이터를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3의 제어 정보를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4의 동작 파라미터를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 트렌지션 보상 테이블을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7은 도 1의 FTL을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 몇몇 실시예에 따른 스토리지 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9는 도 8의 제1 모드 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10은 타겟 온도를 결정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 보상 정보를 이용하여 수행되는 메모리 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 몇몇 실시예에 따른 스토리지 장치의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 다른 몇몇 실시예에 따른 스토리지 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 도 13의 머신 러닝 모듈을 설명한기 위한 도면이다.
도 15 및 도 16은 다른 몇몇 실시예에 따른 스토리지 장치의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 17은 몇몇 실시예에 따른 스토리지 어셈블리가 적용된 데이터 센터를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 몇몇 실시예에 따른 호스트-스토리지 시스템을 도시한 블록도이다.
호스트-스토리지 시스템(10)은 호스트(100) 및 스토리지 장치(200)를 포함할 수 있다. 또한, 스토리지 장치(200)는 스토리지 컨트롤러(210) 및 비휘발성 메모리 (NVM, 220)를 포함할 수 있다. 또한, 몇몇 실시예에서, 호스트(100)는 호스트 컨트롤러(110) 및 호스트 메모리(120)를 포함할 수 있다. 호스트 메모리(120)는 스토리지 장치(200)로 전송될 데이터, 혹은 스토리지 장치(200)로부터 전송된 데이터를 임시로 저장하기 위한 버퍼 메모리로서 기능할 수 있다.
스토리지 장치(200)는 호스트(100)로부터의 요청에 따라 데이터를 저장하기 위한 저장 매체들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(200)는 SSD(Solid State Drive), 임베디드(embedded) 메모리 및 착탈 가능한 외장(external) 메모리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 스토리지 장치(200)가 SSD인 경우, 스토리지 장치(200)는 NVMe(non-volatile memory express) 표준을 따르는 장치일 수 있다.
스토리지 장치(200)가 임베디드 메모리 혹은 외장(external) 메모리인 경우, 스토리지 장치(200)는 UFS(universal flash storage) 혹은 eMMC(embedded multi-media card) 표준을 따르는 장치일 수 있다. 호스트(100)와 스토리지 장치(200)는 각각 채용된 표준 프로토콜에 따른 패킷을 생성하고 이를 전송할 수 있다.
스토리지 장치(200)의 비휘발성 메모리(220)가 플래시 메모리를 포함할 때, 이러한 플래시 메모리는 2D NAND 메모리 어레이나 3D(또는 수직형, Vertical) NAND(VNAND) 메모리 어레이를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 스토리지 장치(200)는 다른 다양한 종류의 비휘발성 메모리들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(200)는 MRAM(Magnetic RAM), 스핀전달토크 MRAM(Spin-Transfer Torque MRAM), Conductive bridging RAM(CBRAM), FeRAM(Ferroelectric RAM), PRAM(Phase RAM), 저항 메모리(Resistive RAM) 및 다른 다양한 종류의 메모리가 적용될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 호스트 컨트롤러(110)와 호스트 메모리(120)는 별도의 반도체 칩으로 구현될 수 있다. 또는, 몇몇 실시예에서, 호스트 컨트롤러(110)와 호스트 메모리(120)는 동일한 반도체 칩에 집적될 수 있다. 일 예로서, 호스트 컨트롤러(110)는 어플리케이션 프로세서(Application Processor)에 구비되는 다수의 모듈들 중 어느 하나일 수 있으며, 이러한 어플리케이션 프로세서는 시스템 온 칩(System on Chip, SoC)으로 구현될 수 있다. 또한, 호스트 메모리(120)는 어플리케이션 프로세서 내에 구비되는 임베디드 메모리이거나, 또는 어플리케이션 프로세서의 외부에 배치되는 비휘발성 메모리 또는 메모리 모듈일 수 있다.
호스트 컨트롤러(110)는 버퍼 영역의 데이터(예컨대, 라이트 데이터)를 비휘발성 메모리(220)에 저장하거나, 비휘발성 메모리(220)의 데이터(예컨대, 리드 데이터)를 버퍼 영역에 저장하는 동작을 관리할 수 있다.
스토리지 컨트롤러(210)는 호스트 인터페이스(211), 메모리 인터페이스(212) 및 CPU(central processing unit, 213)를 포함할 수 있다. 또한, 스토리지 컨트롤러(210)는 플래시 변환 레이어(Flash Translation Layer(FTL), 214), 패킷 매니저(215), 버퍼 메모리(216), ECC(error correction code, 217) 엔진 및 AES(advanced encryption standard, 218) 엔진을 더 포함할 수 있다.
스토리지 컨트롤러(210)는 플래시 변환 레이어(FTL, 214)가 로딩되는 워킹 메모리(미도시)를 더 포함할 수 있으며, CPU(213)가 플래시 변환 레이어(214)를 실행하는 것에 의해 비휘발성 메모리에 대한 데이터 라이트 및 리드 동작이 제어될 수 있다.
호스트 인터페이스(211)는 호스트(100)와 패킷(packet)을 송수신할 수 있다. 호스트(100)로부터 호스트 인터페이스(211)로 전송되는 패킷은 커맨드(command) 혹은 비휘발성 메모리(220)에 라이트될 데이터 등을 포함할 수 있으며, 호스트 인터페이스(211)로부터 호스트(100)로 전송되는 패킷은 커맨드에 대한 응답(response) 혹은 비휘발성 메모리(220)로부터 리드된 데이터 등을 포함할 수 있다.
메모리 인터페이스(212)는 비휘발성 메모리(220)에 라이트될 데이터를 비휘발성 메모리(220)로 송신하거나, 비휘발성 메모리(220)로부터 리드된 데이터를 수신할 수 있다. 이러한 메모리 인터페이스(212)는 토글(Toggle) 혹은 온파이(ONFI)와 같은 표준 규약을 준수하도록 구현될 수 있다.
플래시 변환 레이어(214)는 어드레스 매핑(address mapping), 웨어-레벨링(wear-leveling), 가비지 콜렉션(garbage collection)과 같은 여러 기능을 수행할 수 있다. 어드레스 매핑 동작은 호스트로부터 수신한 논리 어드레스(logical address)를, 비휘발성 메모리(220) 내에 데이터를 실제로 저장하는 데 사용되는 물리 어드레스(physical address)로 바꾸는 동작이다. 웨어-레벨링은 비휘발성 메모리(220) 내의 블록(block)들이 균일하게 사용되도록 하여 특정 블록의 과도한 열화를 방지하기 위한 기술로, 예시적으로 물리 블록(physical block)들의 소거 카운트들을 밸런싱하는 펌웨어 기술을 통해 구현될 수 있다. 가비지 콜렉션은, 블록의 유효 데이터를 새 블록에 복사한 후 기존 블록을 소거(erase)하는 방식을 통해 비휘발성 메모리(220) 내에서 사용 가능한 용량을 확보하기 위한 기술이다.
패킷 매니저(215)는 호스트(100)와 협의된 인터페이스의 프로토콜에 따른 패킷(Packet)을 생성하거나, 호스트(100)로부터 수신된 패킷(Packet)으로부터 각종 정보를 파싱할 수 있다. 또한, 버퍼 메모리(216)는 비휘발성 메모리(220)에 라이트될 데이터 혹은 비휘발성 메모리(220)로부터 리드될 데이터를 임시로 저장할 수 있다. 버퍼 메모리(216)는 스토리지 컨트롤러(210) 내에 구비되는 구성일 수 있으나, 스토리지 컨트롤러(210)의 외부에 배치되어도 무방하다.
ECC 엔진(217)은 비휘발성 메모리(220)로부터 리드되는 리드 데이터에 대한 오류 검출 및 정정 기능을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, ECC 엔진(217)은 비휘발성 메모리(220)에 기입될 기입 데이터에 대하여 패리티 비트(parity bit)들을 생성할 수 있으며, 이와 같이 생성된 패리티 비트들은 라이트 데이터와 함께 비휘발성 메모리(220) 내에 저장될 수 있다. 비휘발성 메모리(220)로부터의 데이터 리드 시, ECC 엔진(217)은 리드 데이터와 함께 비휘발성 메모리(220)로부터 리드되는 패리티 비트들을 이용하여 리드 데이터의 에러를 정정하고, 에러가 정정된 리드 데이터를 출력할 수 있다.
AES 엔진(218)은, 스토리지 컨트롤러(210)로 입력되는 데이터에 대한 암호화(encryption) 동작과 복호화(decryption) 동작 중 적어도 하나를, 대칭 키 알고리즘(symmetric-key algorithm)을 이용하여 수행할 수 있다.
온도 센서(230)는 스토리지 장치(200)의 온도를 센싱하고, 센싱된 온도 정보를 스토리지 컨트롤러(210)에 제공할 수 있다. 구체적으로, 온도 센서(230)는 스토리지 장치(200)의 동작 온도 및/또는 스토리지 장치(200)의 주변 환경 온도 등을 센싱하고, 센싱된 온도 정보를 스토리지 컨트롤러(210)에 제공할 수 있다.
도 2는 도 1의 스토리지 컨트롤러, 메모리 인터페이스 및 비휘발성 메모리를 재구성하여 도시한 도면이다. 도 1의 메모리 인터페이스(212)는 도 2의 컨트롤러 인터페이스 회로(212a)와 메모리 인터페이스 회로(212b)를 포함할 수 있다.
비휘발성 메모리(220)는 제1 내지 제8 핀들(P11~P18), 메모리 인터페이스 회로(212b), 제어 로직 회로(510), 및 메모리 셀 어레이(520)를 포함할 수 있다.
메모리 인터페이스 회로(212b)는 제1 핀(P11)을 통해 스토리지 컨트롤러(210)로부터 칩 인에이블 신호(nCE)를 수신할 수 있다. 메모리 인터페이스 회로(212b)는 칩 인에이블 신호(nCE)에 따라 제2 내지 제8 핀들(P12~P18)을 통해 스토리지 컨트롤러(210)와 신호들을 송수신할 수 있다. 예를 들어, 칩 인에이블 신호(nCE)가 인에이블 상태(예를 들어, 로우 레벨)인 경우, 메모리 인터페이스 회로(212b)는 제2 내지 제8 핀들(P12~P18)을 통해 스토리지 컨트롤러(210)와 신호들을 송수신할 수 있다.
메모리 인터페이스 회로(212b)는 제2 내지 제4 핀들(P12~P14)을 통해 스토리지 컨트롤러(210)로부터 커맨드 래치 인에이블 신호(CLE), 어드레스 래치 인에이블 신호(ALE), 및 쓰기 인에이블 신호(nWE)를 수신할 수 있다. 메모리 인터페이스 회로(212b)는 제7 핀(P17)을 통해 스토리지 컨트롤러(210)로부터 데이터 신호(DQ)를 수신하거나, 스토리지 컨트롤러(210)로 데이터 신호(DQ)를 전송할 수 있다. 데이터 신호(DQ)를 통해 커맨드(CMD), 어드레스(ADDR), 및 데이터(DATA)가 전달될 수 있다. 예를 들어, 데이터 신호(DQ)는 복수의 데이터 신호 라인들을 통해 전달될 수 있다. 이 경우, 제7 핀(P17)은 복수의 데이터 신호들에 대응하는 복수 개의 핀들을 포함할 수 있다.
메모리 인터페이스 회로(212b)는 쓰기 인에이블 신호(nWE)의 토글 타이밍들에 기초하여 커맨드 래치 인에이블 신호(CLE)의 인에이블 구간(예를 들어, 하이 레벨 상태)에서 수신되는 데이터 신호(DQ)로부터 커맨드(CMD)를 획득할 수 있다. 메모리 인터페이스 회로(212b)는 쓰기 인에이블 신호(nWE)의 토글 타이밍들에 기초하여 어드레스 래치 인에이블 신호(ALE)의 인에이블 구간(예를 들어, 하이 레벨 상태)에서 수신되는 데이터 신호(DQ)로부터 어드레스(ADDR)를 획득할 수 있다.
몇몇 실시 예에서, 쓰기 인에이블 신호(nWE)는 고정된(static) 상태(예를 들어, 하이(high) 레벨 또는 로우(low) 레벨)를 유지하다가 하이 레벨과 로우 레벨 사이에서 토글할 수 있다. 예를 들어, 쓰기 인에이블 신호(nWE)는 커맨드(CMD) 또는 어드레스(ADDR)가 전송되는 구간에서 토글할 수 있다. 이에 따라, 메모리 인터페이스 회로(212b)는 쓰기 인에이블 신호(nWE)의 토글 타이밍들에 기초하여 커맨드(CMD) 또는 어드레스(ADDR)를 획득할 수 있다.
메모리 인터페이스 회로(212b)는 제5 핀(P15)을 통해 스토리지 컨트롤러(210)로부터 읽기 인에이블 신호(nRE)를 수신할 수 있다. 메모리 인터페이스 회로(212b)는 제6 핀(P16)을 통해 스토리지 컨트롤러(210)로부터 데이터 스트로브 신호(DQS)를 수신하거나, 스토리지 컨트롤러(210)로 데이터 스트로브 신호(DQS)를 전송할 수 있다.
비휘발성 메모리(220)의 데이터(DATA) 출력 동작에서, 메모리 인터페이스 회로(212b)는 데이터(DATA)를 출력하기 전에 제5 핀(P15)을 통해 토글하는 읽기 인에이블 신호(nRE)를 수신할 수 있다. 메모리 인터페이스 회로(212b)는 읽기 인에이블 신호(nRE)의 토글링에 기초하여 토글하는 데이터 스트로브 신호(DQS)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 메모리 인터페이스 회로(212b)는 읽기 인에이블 신호(nRE)의 토글링 시작 시간을 기준으로 미리 정해진 딜레이(예를 들어, tDQSRE) 이후에 토글하기 시작하는 데이터 스트로브 신호(DQS)를 생성할 수 있다. 메모리 인터페이스 회로(212b)는 데이터 스트로브 신호(DQS)의 토글 타이밍에 기초하여 데이터(DATA)를 포함하는 데이터 신호(DQ)를 전송할 수 있다. 이에 따라, 데이터(DATA)는 데이터 스트로브 신호(DQS)의 토글 타이밍에 정렬되어 스토리지 컨트롤러(210)로 전송될 수 있다.
비휘발성 메모리(220)의 데이터(DATA) 입력 동작에서, 스토리지 컨트롤러(210)로부터 데이터(DATA)를 포함하는 데이터 신호(DQ)이 수신되는 경우, 메모리 인터페이스 회로(212b)는 스토리지 컨트롤러(210)로부터 데이터(DATA)와 함께 토글하는 데이터 스트로브 신호(DQS)를 수신할 수 있다. 메모리 인터페이스 회로(212b)는 데이터 스트로브 신호(DQS)의 토글 타이밍에 기초하여 데이터 신호(DQ)로부터 데이터(DATA)를 획득할 수 있다. 예를 들어, 메모리 인터페이스 회로(212b)는 데이터 스트로브 신호(DQS)의 상승 에지 및 하강 에지에서 데이터 신호(DQ)를 샘플링함으로써 데이터(DATA)를 획득할 수 있다.
메모리 인터페이스 회로(212b)는 제8 핀(P18)을 통해 레디/비지 출력 신호(nR/B)를 스토리지 컨트롤러(210)로 전송할 수 있다. 메모리 인터페이스 회로(212b)는 레디/비지 출력 신호(nR/B)를 통해 비휘발성 메모리(220)의 상태 정보를 스토리지 컨트롤러(210)로 전송할 수 있다. 비휘발성 메모리(220)가 비지 상태인 경우(즉, 비휘발성 메모리(220) 내부 동작들이 수행 중인 경우), 메모리 인터페이스 회로(212b)는 비지 상태를 나타내는 레디/비지 출력 신호(nR/B)를 스토리지 컨트롤러(210)로 전송할 수 있다. 비휘발성 메모리(220)가 레디 상태인 경우(즉, 비휘발성 메모리(220) 내부 동작들이 수행되지 않거나 완료된 경우), 메모리 인터페이스 회로(212b)는 레디 상태를 나타내는 레디/비지 출력 신호(nR/B)를 스토리지 컨트롤러(210)로 전송할 수 있다.
예를 들어, 비휘발성 메모리(220)가 페이지 리드 명령에 응답하여 메모리 셀 어레이(520)로부터 데이터(DATA)를 리드하는 동안, 메모리 인터페이스 회로(212b)는 비지 상태(예를 들어, 로우 레벨)를 나타내는 레디/비지 출력 신호(nR/B)를 스토리지 컨트롤러(210)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 비휘발성 메모리(220)가 프로그램 명령에 응답하여 메모리 셀 어레이(520)로 데이터(DATA)를 프로그램하는 동안, 메모리 인터페이스 회로(212b)는 비지 상태를 나타내는 레디/비지 출력 신호(nR/B)를 스토리지 컨트롤러(210)로 전송할 수 있다.
제어 로직 회로(510)는 비휘발성 메모리(220)의 각종 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 제어 로직 회로(510)는 메모리 인터페이스 회로(212b)로부터 획득된 커맨드/어드레스(CMD/ADDR)를 수신할 수 있다. 제어 로직 회로(510)는 수신된 커맨드/어드레스(CMD/ADDR)에 따라 비휘발성 메모리(220)의 다른 구성 요소들을 제어하기 위한 제어 신호들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 제어 로직 회로(510)는 메모리 셀 어레이(520)에 데이터(DATA)를 프로그램하거나, 또는 메모리 셀 어레이(520)로부터 데이터(DATA)를 리드하기 위한 각종 제어 신호들을 생성할 수 있다.
메모리 셀 어레이(520)는 제어 로직 회로(510)의 제어에 따라 메모리 인터페이스 회로(212b)로부터 획득된 데이터(DATA)를 저장할 수 있다. 메모리 셀 어레이(520)는 제어 로직 회로(510)의 제어에 따라 저장된 데이터(DATA)를 메모리 인터페이스 회로(212b)로 출력할 수 있다.
메모리 셀 어레이(520)는 복수의 메모리 셀들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 메모리 셀들은 플래시 메모리 셀들일 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 메모리 셀들은 RRAM(Resistive Random Access Memory) 셀, FRAM(Ferroelectric Random Access Memory) 셀, PRAM(Phase Change Random Access Memory) 셀, TRAM(Thyristor Random Access Memory) 셀, MRAM(Magnetic Random Access Memory) 셀들일 수 있다. 이하에서는, 메모리 셀들이 낸드(NAND) 플래시 메모리 셀들인 실시 예를 중심으로 본 발명의 실시 예들이 설명될 것이다.
스토리지 컨트롤러(210)는 제1 내지 제8 핀들(P21~P28), 및 컨트롤러 인터페이스 회로(212a)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제8 핀들(P21~P28)은 비휘발성 메모리(220)의 제1 내지 제8 핀들(P11~P18)에 대응할 수 있다.
컨트롤러 인터페이스 회로(212a)는 제1 핀(P21)을 통해 비휘발성 메모리(220)로 칩 인에이블 신호(nCE)를 전송할 수 있다. 컨트롤러 인터페이스 회로(212a)는 칩 인에이블 신호(nCE)를 통해 선택한 비휘발성 메모리(220)와 제2 내지 제8 핀들(P22~P28)을 통해 신호들을 송수신할 수 있다.
컨트롤러 인터페이스 회로(212a)는 제2 내지 제4 핀들(P22~P24)을 통해 커맨드 래치 인에이블 신호(CLE), 어드레스 래치 인에이블 신호(ALE), 및 쓰기 인에이블 신호(nWE)를 비휘발성 메모리(220)로 전송할 수 있다. 컨트롤러 인터페이스 회로(212a)는 제7 핀(P27)을 통해 비휘발성 메모리(220)로 데이터 신호(DQ)를 전송하거나, 비휘발성 메모리(220)로부터 데이터 신호(DQ)를 수신할 수 있다.
컨트롤러 인터페이스 회로(212a)는 토글하는 쓰기 인에이블 신호(nWE)와 함께 커맨드(CMD) 또는 어드레스(ADDR)를 포함하는 데이터 신호(DQ)를 비휘발성 메모리(220)로 전송할 수 있다. 컨트롤러 인터페이스 회로(212a)는 인에이블 상태를 가지는 커맨드 래치 인에이블 신호(CLE)를 전송함에 따라 커맨드(CMD)를 포함하는 데이터 신호(DQ)를 비휘발성 메모리(220)로 전송하고, 인에이블 상태를 가지는 어드레스 래치 인에이블 신호(ALE)를 전송함에 따라 어드레스(ADDR)를 포함하는 데이터 신호(DQ)를 비휘발성 메모리(220)로 전송할 수 있다.
컨트롤러 인터페이스 회로(212a)는 제5 핀(P25)을 통해 비휘발성 메모리(220)로 읽기 인에이블 신호(nRE)를 전송할 수 있다. 컨트롤러 인터페이스 회로(212a)는 제6 핀(P26)을 통해 비휘발성 메모리(220)로부터 데이터 스트로브 신호(DQS)를 수신하거나, 비휘발성 메모리(220)로 데이터 스트로브 신호(DQS)를 전송할 수 있다.
비휘발성 메모리(220)의 데이터(DATA) 출력 동작에서, 컨트롤러 인터페이스 회로(212a)는 토글하는 읽기 인에이블 신호(nRE)를 생성하고, 읽기 인에이블 신호(nRE)를 비휘발성 메모리(220)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러 인터페이스 회로(212a)는 데이터(DATA)가 출력되기 전에 고정된 상태(예를 들어, 하이 레벨 또는 로우 레벨)에서 토글 상태로 변경되는 읽기 인에이블 신호(nRE)를 생성할 수 있다. 이에 따라, 비휘발성 메모리(220)에서 읽기 인에이블 신호(nRE)에 기초하여 토글하는 데이터 스트로브 신호(DQS)가 생성될 수 있다. 컨트롤러 인터페이스 회로(212a)는 비휘발성 메모리(220)로부터 토글하는 데이터 스트로브 신호(DQS)와 함께 데이터(DATA)를 포함하는 데이터 신호(DQ)를 수신할 수 있다. 컨트롤러 인터페이스 회로(212a)는 데이터 스트로브 신호(DQS)의 토글 타이밍에 기초하여 데이터 신호(DQ)로부터 데이터(DATA)를 획득할 수 있다.
비휘발성 메모리(220)의 데이터(DATA) 입력 동작에서, 컨트롤러 인터페이스 회로(212a)는 토글하는 데이터 스트로브 신호(DQS)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러 인터페이스 회로(212a)는 데이터(DATA)를 전송하기 전에 고정된 상태(예를 들어, 하이 레벨 또는 로우 레벨)에서 토글 상태로 변경되는 데이터 스트로브 신호(DQS)를 생성할 수 있다. 컨트롤러 인터페이스 회로(212a)는 데이터 스트로브 신호(DQS)의 토글 타이밍들에 기초하여 데이터(DATA)를 포함하는 데이터 신호(DQ)를 비휘발성 메모리(220)로 전송할 수 있다.
컨트롤러 인터페이스 회로(212a)는 제8 핀(P28)을 통해 비휘발성 메모리(220)로부터 레디/비지 출력 신호(nR/B)를 수신할 수 있다. 컨트롤러 인터페이스 회로(212a)는 레디/비지 출력 신호(nR/B)에 기초하여 비휘발성 메모리(220)의 상태 정보를 판별할 수 있다.
도 3은 도 1의 비휘발성 메모리에 저장되는 데이터를 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 도 3의 제어 정보를 설명하기 위한 도면이다. 도 5는 도 4의 동작 파라미터를 설명하기 위한 도면이다. 도 6a 및 도 6b는 트렌지션 보상 테이블을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3을 참조하면, 비휘발성 메모리(220)는 복수의 저장 유닛(220a~220n)을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 각각의 저장 유닛(220a~220n)은 플래시 메모리를 포함할 수 있다. 이 때, 플래시 메모리는 2D NAND 메모리 어레이나 3D(또는 수직형, Vertical) NAND(VNAND) 메모리 어레이를 포함할 수 있다. 다른 몇몇 실시예에서 각각의 저장 유닛(220a~220n)은 예를 들어, MRAM, 스핀전달토크 MRAM, Conductive bridging RAM, FeRAM, PRAM, 저항 메모리 등을 포함할 수도 있다.
복수의 저장 유닛(220a~220n) 중 미리 정한 특정 저장 유닛(220n)은 온도 히스토리(221), 제어 정보(222) 및 트랜지션 보상 테이블(223)을 포함할 수 있다. 비록 도면에는, 저장 유닛(220n)에 온도 히스토리(221), 제어 정보(222) 및 트랜지션 보상 테이블(223)이 모두 저장된 구성이 도시되어 있으나, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에서, 온도 히스토리(221), 제어 정보(222) 및 트랜지션 보상 테이블(223)은 복수의 저장 유닛(220a~220n) 중 각각 다른 저장 유닛에 저장될 수도 있다.
온도 히스토리(221), 제어 정보(222) 및 트랜지션 보상 테이블(223)이 저장된 저장 유닛은 스토리지 컨트롤러(도 1의 210)에 의해 특정될 수 있다. 즉, 스토리지 컨트롤러(도 1의 210)는 이러한 온도 히스토리(221), 제어 정보(222) 및 트랜지션 보상 테이블(223)이 복수의 저장 유닛(220a~220n) 중 어느 저장 유닛에 저장되어 있는지 알 수 있다.
온도 히스토리(221)는 온도 센서(230)로부터 센싱된 온도(또는 온도 정보)를 수신하고 저장할 수 있다. 즉, 온도 히스토리(221)에는 도 10에 도시된 것과 같이 온도 센서(230)로부터 센싱 주기(SD)마다 센싱된 온도(T1~TP, P는 자연수)가 누적되어 저장될 수 있다.
제어 정보(222)는 특정 온도 범위에서 수행되는 메모리 동작에 관련된 정보들을 포함할 수 있다. 여기서, 메모리 동작은, 스토리지 컨트롤러(도 1의 210)가 비휘발성 메모리(220)에 저장된 데이터를 리드하는 리드 동작과, 스토리지 컨트롤러(도 1의 210)가 비휘발성 메모리(220)에 데이터를 라이트하는 라이트 동작과, 스토리지 컨트롤러(도 1의 210)가 비휘발성 메모리(220)의 적어도 일부를 이레이즈하는 이레이즈 동작을 포함할 수 있으나 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다.
즉, 제어 정보(222)는 특정 온도 범위에서 수행되는 리드 동작에 관련된 정보와, 라이트 동작에 관련된 정보, 이레이즈 동작에 관련된 정보를 포함할 수 있으나, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다.
구체적으로, 도 4를 참조하면, 제어 정보(222)는 특정 온도 범위에서 수행되는 메모리 동작을 결정하는 동작 파라미터(OP)와 메모리 동작을 최적화하기 위한 방어 코드(DC)를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제어 정보(222)는 m(m은 자연수)개의 온도 범위와, 각 온도 범위에 대응하는 동작 파라미터들(OP1~OPm)과 방어 코드들(DC1~DCm)을 포함할 수 있다.
여기서, 동작 파라미터(OP1)와 방어 코드(DC1)는 스토리지 장치가 온도 범위(T0~T1)에서 메모리 동작을 수행할 때 이용하는 동작 파라미터 및 방어코드이고, 동작 파라미터(OP2)와 방어 코드(DC2)는 스토리지 장치가 온도 범위(T1~T2)에서 메모리 동작을 수행할 때 이용하는 동작 파라미터 및 방어코드 이고, 동작 파라미터(OPm)와 방어 코드(DCm)는 스토리지 장치가 온도 범위(T(m-1)~Tm)에서 메모리 동작을 수행할 때 이용하는 동작 파라미터 및 방어코드이다.
몇몇 실시예에서, 동작 파라미터(OP)는 메모리 셀에 저장된 데이터를 센싱하기 위한 리드 레벨 전압을 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 온도 범위(T0~T1)에서의 메모리 셀의 산포와 온도 범위(T1~T2)에서의 메모리 셀의 산포는 서로 다를 수 있다. 이에 따라, 스토리지 장치가 온도 범위(T0~T1)에서 동작할 때와 스토œ 장치가 온도 범위(T1~T2)에서 동작할 때 서로 동일한 리드 레벨 전압을 사용하면, 리드 페일이 발생할 가능성이 높다. 따라서, 온도 범위(T0~T1)의 동작 파라미터(OP1)는 제1 리드 레벨 전압(RV1)을 포함하고, 온도 범위(T1~T2)의 동작 파라미터(OP2)는 제2 리드 레벨 전압(RV2)을 포함할 수 있다.
여기서는 동작 파라미터(OP)의 예로 리드 레벨 전압을 예로 들었으나, 동작 파라미터(OP)의 예가 이에 제한되는 것은 아니다. 동작 파라미터(OP)는 특정 온도 범위에서 수행되는 메모리 동작을 결정하는 예시하지 않은 다른 정보들을 포함할 수 있다.
한편, 방어 코드(DC)는 특정 온도 범위에서 수행되는 메모리 동작을 최적화하기 위한 알고리즘을 포함할 수 있다. 이러한 예로는, 리드-리트라이(read-retry) 알고리즘 등을 들 수 있으나, 역시 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다.
트랜지션 보상 테이블(223)은 스토리지 장치가 제1 온도 범위에서 동작하다가 제2 온도 범위에서 동작하는 것으로 트랜지션될 경우, 메모리 동작을 보상하기 위한 보상 정보를 포함할 수 있다.
구체적으로, 도 6a를 참조하면, 트랜지션 보상 테이블(223)은 트랜지션이 발생한 온도(T1~T(m-1))에 따른 보상 정보들(CI1~CI(m-1))을 포함할 수 있다. 이러한 보상 정보(CI)는 예를 들어, 데이터에 대응되는 온도 정보, 보상에 필요한 동작 파라미터, 보상에 필요한 방어 코드 등을 포함할 수 있으나, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다.
예를 들어, 데이터가 온도 범위(T0~T1)에서 비휘발성 메모리(220)에 라이트되었는데, 라이트된 데이터를 리드하는 동작은 온도 범위(T1~T2)에서 수행해야 하는 경우, 보상 정보(CI)는 이러한 리드 동작의 신뢰성을 향상시키기 위한 정보들(예를 들어, 리드 레벨 전압의 변경에 관한 정보, 리트-리트라이 알고리즘 변경에 관한 정보 등)을 포함할 수 있다.
구체적으로 도 6b를 참조하면, 트랜지션 보상 테이블(223)은 스토리지 장치가 제1 온도 범위에서 동작하다가 제2 온도 범위에서 동작하는 것으로 트랜지션될 경우, 메모리 동작을 보상하기 위한 오프셋 값들을 포함할 수 있다.
예를 들어, T1에서 동작하던 스토리지 장치의 타겟 온도가 T2로 변경될 경우, 프로그램 오프셋, 리드 오프셋, 방어 코드 오프셋으로 a mv가 추가될 수 있다. 또한, T1에서 동작하던 스토리지 장치의 타겟 온도가 T3로 변경될 경우, 프로그램 오프셋, 리드 오프셋, 방어 코드 오프셋으로 b mv가 추가될 수 있다. 또한, T1에서 동작하던 스토리지 장치의 타겟 온도가 T4로 변경될 경우, 프로그램 오프셋, 리드 오프셋, 방어 코드 오프셋으로 c mv가 추가될 수 있다.
반대로, T4에서 동작하던 스토리지 장치의 타겟 온도가 T3로 변경될 경우, 프로그램 오프셋, 리드 오프셋, 방어 코드 오프셋으로 a mv가 감소될 수 있다. 트랜지션 보상 테이블(223)은 이와 같이 동작 온도 변화에 따른 오프셋 값들을 저장할 수 있다.
이상에서는 제어 정보(222) 및 트랜지션 보상 테이블(223)이 비휘발성 메모리(220) 내에 저장된 예시만 설명하였으나, 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 제어 정보(222) 및 트랜지션 보상 테이블(223)은 비휘발성 메모리(220)가 아닌 다른 저장 영역(예를 들어, 클라우드 저장소 등)에 저장되고, 스토리지 컨트롤러(210)는 필요 시에 이들을 예를 들어, 네트워크 등을 통해 제공받아 사용하는 것도 가능하다. 또한, 몇몇 실시예에서, 스토리지 컨트롤러(210)는 예를 들어, 네트워크 등을 통해 제어 정보(222) 및 트랜지션 보상 테이블(223)을 제공받아 버퍼 메모리(216)와 같은 스토리지 장치(200)의 휘발성 메모리에 저장한 후, 이들을 사용할 수도 있다.
도 7은 도 1의 FTL을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 7을 참조하면, 스토리지 컨트롤러(210)의 플래시 변환 레이어(214)는 타겟 온도 판별 모듈(214a), 동작 파라미터 선택 모듈(214b) 및 방어 코드 선택 모듈(214c)을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 이러한 타겟 온도 판별 모듈(214a), 동작 파라미터 선택 모듈(214b) 및 방어 코드 선택 모듈(214c)은 예를 들어, 소프트웨어로 구현될 수 있다. CPU(213)가 이러한 타겟 온도 판별 모듈(214a), 동작 파라미터 선택 모듈(214b) 및 방어 코드 선택 모듈(214c)을 실행하는 것에 의해 스토리지 컨트롤러(210)가 각 모듈에 구현된 동작을 수행할 수 있다. 하지만 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다.
타겟 온도 판별 모듈(214a)은 온도 센서(230)로부터 센싱된 온도를 수신하고, 센싱된 온도를 프로세싱하여 타겟 온도를 결정할 수 있다. 이러한 타겟 온도 판별 모듈(214a)의 프로세싱에 관한 구체적인 설명은 후술한다.
동작 파라미터 선택 모듈(214b)은 타겟 온도 판별 모듈(214a)이 결정한 타겟 온도를 기초로 비휘발성 메모리(220)에 저장된 동작 파라미터(도 4의 OP1~OPm) 중 타겟 온도에 대응되는 동작 파라미터를 선택할 수 있다.
방어 코드 선택 모듈(214c)은 타겟 온도 판별 모듈(214a)이 결정한 타겟 온도를 기초로 비휘발성 메모리(220)에 저장된 방어 코드(도 4의 DC1~DCm) 중 타겟 온도에 대응되는 방어 코드를 선택할 수 있다.
이렇게 타겟 온도에 대응되는 동작 파라미터와 방어 코드가 선택되면, 스토리지 컨트롤러(210)는 비휘발성 메모리(220)에 선택된 동작 파라미터와 방어 코드를 요청하고, 비휘발성 메모리(220)는 선택된 동작 파라미터와 방어 코드를 스토리지 컨트롤러(210)에 제공할 수 있다.
도 8은 몇몇 실시예에 따른 스토리지 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8을 참조하면, 스토리지 장치가 파워 업된다(S100).
이어서, 모드 인에이블 신호의 수신 여부를 확인한다(S200).
만약, 모드 인에이블 신호가 수신되면(또는, 모드 인에이블 신호의 신호 레벨이 제1 레벨이면)(S200-Yes), 스토리지 장치는 제1 모드로 동작한다(S300). 이와 달리, 모드 인에이블 신호가 수신되지 않으면(또는, 모드 인에이블 신호의 신호 레벨이 제2 레벨이면)(S200-No), 스토리지 장치는 제2 모드로 동작한다(S400).
도 3을 참조하면, 본 실시예에서, 제1 모드는 앞서 설명한 비휘발성 메모리(220)에 저장된 온도 범위별 제어 정보(222)를 이용하여 동작하는 모드이고, 제2 모드는 비휘발성 메모리(220)에 저장된 온도 범위별 제어 정보(222)를 이용하지 않고 동작하는 모드이다.
즉, 제1 모드는 온도 센서(230)가 센싱한 동작 온도에 대응하는 제어 정보를 이용하여 메모리 동작이 수행되는 모드이고, 제2 모드는 스토리지 장치의 동작 온도 및 환경을 고려하여 제조 당시 이미 설정된 제어 정보에 따라 메모리 동작이 수행되는 모드일 수 있다. 하지만, 제2 모드에 대한 동작이 이에 제한되는 것은 아니며, 필요에 따라 제2 모드의 세부 동작은 얼마든지 변형되어 실시될 수 있다.
이하, 도 9 내지 도 11을 참조하여, 제1 모드 동작에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 9는 도 8의 제1 모드 동작을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 10은 타겟 온도를 결정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 11은 보상 정보를 이용하여 수행되는 메모리 동작을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 9를 참조하면, 온도 센서(230)에서 온도 센싱을 수행한다(S302). 예를 들어, 온도 센서(230)는 도 10에 도시된 것과 같이 센싱 주기(SD)마다 스토리지 장치의 온도(또는 주변 온도)를 센싱할 수 있다.
이렇게 온도 센서(230)에서 센싱된 온도는 비휘발성 메모리(220)에 전송될 수 있다.
도 2를 참조하면, 스토리지 컨트롤러(210)로부터 온도 정보를 포함하는 데이터 신호(DQ)가 수신되는 경우, 비휘발성 메모리(220)의 메모리 인터페이스 회로(212b)는 스토리지 컨트롤러(210)로부터 온도 정보와 함께 토글하는 데이터 스트로브 신호(DQS)를 수신할 수 있다. 메모리 인터페이스 회로(212b)는 데이터 스트로브 신호(DQS)의 토글 타이밍에 기초하여 데이터 신호(DQ)로부터 온도 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 메모리 인터페이스 회로(212b)는 데이터 스트로브 신호(DQS)의 상승 에지 및 하강 에지에서 데이터 신호(DQ)를 샘플링함으로써 온도 정보를 획득할 수 있다.
다시 도 9를 참조하면, 온도 정보를 수신받은 비휘발성 메모리(220)는 수신받은 온도 정보를 저장한다(S306).
도 3을 참조하면, 비휘발성 메모리(220)의 복수의 저장 유닛(220a~220n) 중 미리 정한 특정 저장 유닛(220n)에 수신받은 온도 정보가 온도 히스토리(221) 형태로 저장될 수 있다. 즉, 비휘발성 메모리(220)의 복수의 저장 유닛(220a~220n) 중 미리 정한 특정 저장 유닛(220n)에는 도 10에 도시된 것과 같이, P(P는 자연수)기간 동안 센싱 주기(SD) 마다 센싱된 온도(T1~TP)가 저장될 수 있다.
비록 도면에서는 이해의 편의를 위해, 온도 센서(230)로부터 센싱된 온도 정보가 비휘발성 메모리(220)에 바로 저장되는 것으로 도시하였으나, 이러한 동작은 스토리지 컨트롤러(210)의 제어 하에 수행될 수 있다.
다시 도 9를 참조하면, 미리 정한 윈도우 내의 온도들이 스토리지 컨트롤러(210)에 제공된다(S308).
도 3 및 도 10을 참조하면, 여기서 미리 정한 윈도우 내의 온도들은 온도 히스토리(221) 내에 저장된 온도들 중에서 스토리지 컨트롤러(210)가 설정한 일정 범위 내의 온도들을 의미한다. 예를 들어, 스토리지 컨트롤러(210)가 현재 시점으로부터 Q(Q는 자연수)개의 센싱 주기(SD)를 윈도우로 설정한 경우, 현재 시점의 온도(TP)를 포함한 과거 Q개의 센싱 주기 동안 센싱된 온도들이 스토리지 컨트롤러(210)에 제공될 수 있다.
다시 도 9를 참조하면, 미리 정한 윈도우 내의 온도들을 제공받은 스토리지 컨트롤러(210)는 이들을 프로세싱하여 타겟 온도를 결정한다. 그리고, 결정된 타겟 온도에 대응하는 제어 정보를 결정한다(S310).
몇몇 실시예에서, 미리 정한 윈도우 내의 온도들을 제공받은 스토리지 컨트롤러(210)가 이들을 프로세싱하여 타겟 온도를 결정하는 것은, 예를 들어, 스토리지 컨트롤러(210)가 미리 정한 윈도우 내의 온도들의 가중 이동 평균을 계산하고, 계산된 가중 이동 평균을 타겟 온도로 결정하는 것을 포함할 수 있다.
이 때, 가중 이동 평균(St)은 예를 들어, 아래 수학식 1을 이용하여 계산될 수 있다.
<수학식 1>
Figure pat00001
(여기서, β는
Figure pat00002
튜닝 파라미터로 가변할 수 있으며, β 값을 높여주면 가중 이동 평균(St)이 온도 변화에 둔감하게 되고, β 값을 낮추게되면 가중 이동 평균(St)이 온도 값의 변화에 민감하게 반응함.)
이렇게 타겟 온도가 결정되면, 스토리 컨트롤러(210)는 결정된 타겟 온도가 도 4의 어떤 온도 구간에 속하는지 확인하고, 타겟 온도가 속한 온도 구간의 제어 정보(예를 들어, 동작 파라미터(OP)와 방어 코드(DC))를 결정할 수 있다.
다시 도 9를 참조하면, 새로운 제어 정보(CoI)가 필요한지 판단한다(S310).
예를 들어, 도 4를 함께 참조하면, 현재 시점을 t라고 할 때, t-1 시점에서 결정된 타겟 온도가 온도 범위(T0~T1)에 속했고, 현재 시점에서 결정된 타겟 온도도 역시 온도 범위(T0~T1)에 속하는 경우, 스토리지 컨트롤러(210)는 t-1 시점에서 메모리 동작에 이용하던 동작 파라미터(OP1)와 방어 코드(DC1)를 그대로 이용하면되므로 새로운 제어 정보(CoI)가 필요하지 않다(S312-No). 따라서, 스토리지 컨트롤러(210)는 기존에 이용하던 동작 파라미터와 방어 코드를 이용하여 메모리 동작을 수행한다(S318).
하지만, t-1 시점에서 결정된 타겟 온도가 온도 범위(T0~T1)에 속했으나, 현재 시점에서 결정된 타겟 온도는 온도 범위(T1~T2)에 속하는 경우, 스토리지 컨트롤러(210)는 t-1 시점에서 메모리 동작에 이용하던 동작 파라미터(OP1)와 방어 코드(DC1)를 그대로 이용하여 현재 시점의 메모리 동작에 사용할 수 없다. 또한, 온도 범위가 변경됨(트랜지션)에 따른 메모리 동작의 보상도 필요하다. 따라서, 이 경우는 새로운 제어 정보(CoI)가 필요한 경우이다(S312-Yes).
이처럼 새로운 제어 정보(CoI)가 필요한 경우, 스토리지 컨트롤러(210)는 비휘발성 메모리(220)에 새로운 제어 정보(CoI)와 보상 정보(CI)를 요청한다(S314). 그리고 이에 응답하여 비휘발성 메모리(220)는 새로운 제어 정보(CoI)와 보상 정보(CI)를 스토리지 컨트롤러(210)에 전송한다(S316).
도 2를 참조하면, 예를 들어, 메모리 인터페이스 회로(212b)는 읽기 인에이블 신호(nRE)의 토글링 시작 시간을 기준으로 미리 정해진 딜레이(예를 들어, tDQSRE) 이후에 토글하기 시작하는 데이터 스트로브 신호(DQS)를 생성할 수 있다. 메모리 인터페이스 회로(212b)는 데이터 스트로브 신호(DQS)의 토글 타이밍에 기초하여 새로운 제어 정보(CoI)와 보상 정보(CI)를 포함하는 데이터 신호(DQ)를 전송할 수 있다. 이에 따라, 새로운 제어 정보(CoI)와 보상 정보(CI)는 데이터 스트로브 신호(DQS)의 토글 타이밍에 정렬되어 스토리지 컨트롤러(210)로 전송될 수 있다.
새로운 제어 정보(CoI)와 보상 정보(CI)를 제공받은 스토리지 컨트롤러(210)는 새로운 제어 정보(CoI)(예를 들어, 새로운 동작 파라미터와 방어 코드)와 보상 정보(CI)를 이용하여 메모리 동작을 수행한다(S318).
이상에서 설명한 동작을 도 11에 도시된 예를 이용하여 설명하면 다음과 같다.
도 4, 도 6 및 도 11을 참조하면, t1 시점에서, 계산된 타겟 온도(TT)는 T0~T1 구간에 속하고, t1 시점 이전에도 계산된 타겟 온도(TT)는 T0~T1 구간에 속하였다. 따라서, 스토리지 컨트롤러는 동작 파라미터(OP1), 방어 코드(DC1)을 이용하여 메모리 동작을 수행할 수 있다.
다음 t2 시점에서, 계산된 타겟 온도(TT)는 T1~T2 구간에 속한다. 그런데, t2 시점 이전에는 계산된 타겟 온도(TT)가 T0~T1 구간에 속하였다. 따라서, 스토리지 컨트롤러는 동작 파라미터(OP1), 방어 코드(DC1) 및 보상 정보(CI1)를 비휘발성 메모리로부터 리드하고, 리드된 동작 파라미터(OP1), 방어 코드(DC1) 및 보상 정보(CI1)를 이용하여 메모리 동작을 수행할 수 있다.
다음 t3 시점에서, 계산된 타겟 온도(TT)는 T1~T2 구간에 속하고, t3 시점 이전도 계산된 타겟 온도(TT)가 T1~T2 구간에 속하였다. 따라서, 스토리지 컨트롤러는 동작 파라미터(OP1), 방어 코드(DC1) 및 보상 정보(CI1)를 그대로 이용하여 메모리 동작을 수행할 수 있다.
도 12는 몇몇 실시예에 따른 스토리지 장치의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 데이터 센터에 장착되어 사용되는 스토리지 장치들의 시간에 따른 동작 온도 변화를 수집하여 도시한 그래프이다. 도 12에 도시된 것과 같이, 스토리지 장치들의 동작 온도는 예상과 다르게 시간에 따라 큰 폭으로 변화되지 않았으며, 서버 내의 위치 또는 서버 제조사에 따라 그 동작 온도가 일정한 온도 범위를 유지함을 관찰하였다.
즉, 저온(예를 들어, 15°C 내지 20°C) 환경에서 구동하던 스토리지 장치(C)는 지속적으로 저온 환경에서 구동되었고, 고온(예를 들어, 75°C 내지 80°C) 환경에서 구동하던 스토리지 장치(A)는 지속적으로 고온 환경에서 구동되었다. 그리고, 저온과 고온 사이의 환경에서 구동하던 스토리지 장치(B) 역시 그 구동 온도가 크게 변하지 않았다.
일반적으로 스토리지 장치의 메모리 동작에 이용되는 제어 정보는, 스토리지 장치의 제조 단계에서, 스토리지 장치의 구동 온도가 예를 들어, 15°C 내지 80°C 범위 내에서 무작위로 변화한다고 가정하고, 극단적인 환경에서도 평균적인 성능은 발휘되도록 설정된다.
하지만, 이렇게 제어 정보가 설정되어 메모리 동작이 수행되면, 도 12와 같은 구동 환경에서는 스토리지 장치들(A, B, C) 각각이 최적 성능을 발휘할 수 있는 제어 정보가 존재함에도 불구하고, 모든 스토리지 장치들(A, B, C)이 최적 성능을 발휘하지 못하게 된다.
따라서, 본 실시예에서는, 스토리 컨트롤러(210)가 결정된 타겟 온도가 속하는 온도 구간에서 최적의 성능을 발휘할 수 있는 제어 정보(예를 들어, 동작 파라미터(OP)와 방어 코드(DC))를 이용하여 메모리 동작을 수행함으로써, 스토리지 장치의 동작 성능이 향상될 수 있다.
도 13은 다른 몇몇 실시예에 따른 스토리지 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 14는 도 13의 머신 러닝 모듈을 설명한기 위한 도면이다.
이하에서는 앞서 설명한 실시예와 중복된 설명은 생략하고 차이점을 위주로 설명한다.
도 13을 참조하면, 스토리지 컨트롤러(도 1의 210)의 플래시 변환 레이어(214)의 타겟 온도 판별 모듈(214d)은 머신 러닝 모듈(214e)를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 이러한 타겟 온도 판별 모듈(214d) 및 머신 러닝 모듈(214e)은 예를 들어, 소프트웨어로 구현될 수 있다. CPU(도 1의 213)가 이러한 타겟 온도 판별 모듈(214d) 및 머신 러닝 모듈(214e)을 실행하는 것에 의해 스토리지 컨트롤러(도 1의 210)가 각 모듈에 구현된 동작을 수행할 수 있다. 하지만 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다.
머신 러닝 모듈(214e)은 온도 센서(도 1의 230)로부터 센싱되고, 온도 히스토리(221)에 저장된 온도를 바탕으로 머신 러닝(machine learing)을 수행하여 미래 시점의 스토리지 장치의 동작 온도를 예측할 수 있다. 그리고, 타겟 온도 판별 모듈(214d)은 이러한 예측 온도 소정의 프로세싱 과정을 거쳐 앞서 설명한 타겟 온도로 결정할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 머신 러닝 모듈(214e)은 온도 히스토리(221)에 저장된 온도 뿐만 아니라, 온도에 따른 비휘발성 메모리(도 1의 220)의 동작 특징 정보를 바탕으로 머신 러닝을 수행하여 미래 시점의 스토리지 장치의 동작 온도를 예측할 수 있다. 즉, 머신 러닝 모듈(214e)이 동작 예측 온도를 산출하기 위해 제공받는 입력은, 온도 히스토리(221)에 저장된 과거 동작 온도와 온도에 따른 비휘발성 메모리(도 1의 220)의 동작 특징 정보를 포함할 수 있다.
구체적으로, 도 13 및 도 14를 참조하면, 머신 러닝 모듈(214e)은 입력 레이어, 히든 레이어, 출력 레이어를 포함할 수 있다.
입력 레이어로는 앞서 설명한 과거 k 시점으로부터 현재 시점(t)까지의 각 시점별 학습 데이터(Time)가 제공될 수 있다. 각 시점의 학습 데이터(Time)는 스토리지 장치의 동작 온도 정보(TI)와 해당 동작 온도에서의 비휘발성 메모리의 동작 특징 정보(OCI)를 포함할 수 있다.
이러한 입력 레이어는 히든 레이어에 제공되어 학습될 수 있다. 본 실시예에서, 히든 레이어로는 시계열적인 특징을을 입력 받아 정교한 예측이 가능한 RNN(Recurrent Neural Networ) 모델이 적용될 수 있으나, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다.
이러한 학습이 완료되면 현재 시점(t)의 미래 시점인 t+1 시점의 예측 동작 온도가 출력 레이어로 산출될 수 있다. 출력 레이어는 MLP(Multi-Layer Perceptron)을 사용할 수 있으나, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다.
이하, 도 9, 도 15 및 도 16을 참조하여, 다른 몇몇 실시예에 따른 스토리지 장치의 동작을 설명한다.
도 15 및 도 16은 다른 몇몇 실시예에 따른 스토리지 장치의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 스토리지 장치는 앞서 설명한 실시예와 달리, 도 9의 310 단계(S310)에서 결정되는 타겟 온도가 현재의 동작 온도가 아닌 미래 시점의 동작 온도이다.
따라서, 결정된 타겟 온도에 따라 새로운 제어 정보(CoI)가 필요한 경우(S312-Yes), 앞서 설명한 실시예와 같이 즉시 새로운 제어 정보(CoI)가 필요한 것이 아니다.
따라서, 스토리지 컨트롤러(210)는 스토리지 컨트롤러(210)에 제공되는 I/O(Input/Output) 커맨드를 고려하여 타겟 온도에 대응하는 제어 정보(CoI)를 비휘발성 메모리(220)에 요청할 수 있다.
구체적으로, 도 15를 참조하면, 타겟 온도(TT)가 온도 구간(T0~T1)에서 동작하던 스토리지 장치가 현재 시점(t10)에서 미래 시점(t11)의 타겟 온도(TT)가 온도 구간(T1~T2)으로 예측하였다고 하자. 이 경우 스토리지 컨트롤러는 온도 구간(T1~T2)에 해당하는 제어 정보(CoI)를 시점(t11) 이전에 수신하면 된다.
만약, 도 15에 도시된 예와 같이, 시점(t10)과 시점(t11) 사이에 I/O 커맨드가 중단되는 구간이 존재하는 경우, 스토리지 컨트롤러는 I/O 커맨드가 중단되는 구간 동안 비휘발성 메모리에 새로운 제어 정보(CoI)를 요청한다.
그런데, 도 16에 도시된 예와 같이, 시점(t10)과 시점(t11) 사이에 I/O 커맨드가 중단되는 구간이 존재하지 않는 경우, 스토리지 컨트롤러는 시점(t11)에서 비휘발성 메모리에 새로운 제어 정보(CoI)를 요청할 수 있다.
도 17은 몇몇 실시예에 따른 스토리지 어셈블리가 적용된 데이터 센터를 도시한 도면이다.
도 17을 참조하면, 데이터 센터(3000)는 각종 데이터를 모아두고 서비스를 제공하는 시설로서, 데이터 스토리지 센터라고 지칭될 수도 있다. 데이터 센터(3000)는 검색 엔진 및 데이터 베이스 운용을 위한 시스템일 수 있으며, 은행 등의 기업 또는 정부기관에서 사용되는 컴퓨팅 시스템일 수 있다. 데이터 센터(3000)는 어플리케이션 서버들(3100 내지 3100n) 및 스토리지 서버들(3200 내지 3200m)을 포함할 수 있다. 어플리케이션 서버들(3100 내지 3100n)의 개수 및 스토리지 서버들(3200 내지 3200m)의 개수는 실시예에 따라 다양하게 선택될 수 있고, 어플리케이션 서버들(3100 내지 3100n)의 개수 및 스토리지 서버들(3200 내지 3200m)의 개수는 서로 다를 수 있다.
어플리케이션 서버(3100) 또는 스토리지 서버(3200)는 프로세서(3110, 3210) 및 메모리(3120, 3220) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 스토리지 서버(3200)를 예시로 설명하면, 프로세서(3210)는 스토리지 서버(3200)의 전반적인 동작을 제어할 수 있고, 메모리(3220)에 액세스하여 메모리(3220)에 로딩된 명령어 및/또는 데이터를 실행할 수 있다. 메모리(3220)는 DDR SDRAM(Double Data Rate Synchronous DRAM), HBM(High Bandwidth Memory), HMC(Hybrid Memory Cube), DIMM(Dual In-line Memory Module), Optane DIMM 또는 NVMDIMM(Non-Volatile DIMM)일 수 있다. 실시예에 따라, 스토리지 서버(3200)에 포함되는 프로세서(3210)의 개수 및 메모리(3220)의 개수는 다양하게 선택될 수 있다.
일 실시예에서, 프로세서(3210)와 메모리(3220)는 프로세서-메모리 페어를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 프로세서(3210)와 메모리(3220)의 개수는 서로 다를 수도 있다. 프로세서(3210)는 단일 코어 프로세서 또는 다중 코어 프로세서를 포함할 수 있다. 스토리지 서버(3200)에 대한 상기 설명은, 어플리케이션 서버(3100)에도 유사하게 적용될 수 있다. 실시예에 따라, 어플리케이션 서버(3100)는 스토리지 장치(3150)를 포함하지 않을 수도 있다. 스토리지 서버(3200)는 적어도 하나 이상의 스토리지 장치(3250)를 포함할 수 있다. 스토리지 서버(3200)에 포함되는 스토리지 장치(3250)의 개수는 실시예에 따라 다양하게 선택될 수 있다.
어플리케이션 서버들(3100 내지 3100n) 및 스토리지 서버들(3200 내지 3200m)은 네트워크(3300)를 통해 서로 통신할 수 있다. 네트워크(3300)는 FC(Fibre Channel) 또는 이더넷(Ethernet) 등을 이용하여 구현될 수 있다. 이 때, FC는 상대적으로 고속의 데이터 전송에 사용되는 매체이며, 고성능/고가용성을 제공하는 광 스위치를 사용할 수 있다. 네트워크(3300)의 액세스 방식에 따라 스토리지 서버들(3200 내지 3200m)은 파일 스토리지, 블록 스토리지, 또는 오브젝트 스토리지로서 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 네트워크(3300)는 SAN(Storage Area Network)와 같은 스토리지 전용 네트워크일 수 있다. 예를 들어, SAN은 FC 네트워크를 이용하고 FCP(FC Protocol)에 따라 구현된 FC-SAN일 수 있다. 다른 예를 들어, SAN은 TCP/IP 네트워크를 이용하고 iSCSI(SCSI over TCP/IP 또는 Internet SCSI) 프로토콜에 따라 구현된 IP-SAN일 수 있다. 다른 실시예에서, 네트워크(1300)는 TCP/IP 네트워크와 같은 일반 네트워크일 수 있다. 예를 들어, 네트워크(1300)는 FCoE(FC over Ethernet), NAS(Network Attached Storage), NVMe-oF(NVMe over Fabrics) 등의 프로토콜에 따라 구현될 수 있다.
이하에서는, 어플리케이션 서버(3100) 및 스토리지 서버(3200)를 중심으로 설명하기로 한다. 어플리케이션 서버(3100)에 대한 설명은 다른 어플리케이션 서버(3100n)에도 적용될 수 있고, 스토리지 서버(3200)에 대한 설명은 다른 스토리지 서버(3200m)에도 적용될 수 있다.
어플리케이션 서버(3100)는 사용자 또는 클라이언트가 저장 요청한 데이터를 네트워크(3300)를 통해 스토리지 서버들(3200 내지 3200m) 중 하나에 저장할 수 있다. 또한, 어플리케이션 서버(3100)는 사용자 또는 클라이언트가 독출 요청한 데이터를 스토리지 서버들(3200 내지 3200m) 중 하나로부터 네트워크(3300)를 통해 획득할 수 있다. 예를 들어, 어플리케이션 서버(3100)는 웹 서버 또는 DBMS(Database Management System) 등으로 구현될 수 있다.
어플리케이션 서버(3100)는 네트워크(3300)를 통해 다른 어플리케이션 서버(3100n)에 포함된 메모리(3120n) 또는 스토리지 장치(3150n)에 액세스할 수 있고, 또는 네트워크(3300)를 통해 스토리지 서버(3200-3200m)에 포함된 메모리(3220-3220m) 또는 스토리지 장치(3250-3250m)에 액세스할 수 있다. 이로써, 어플리케이션 서버(3100)는 어플리케이션 서버들(3100-3100n) 및/또는 스토리지 서버들(3200-3200m)에 저장된 데이터에 대해 다양한 동작들을 수행할 수 있다. 예를 들어, 어플리케이션 서버(3100)는 어플리케이션 서버들(3100-3100n) 및/또는 스토리지 서버들(3200-3200m) 사이에서 데이터를 이동 또는 카피(copy)하기 위한 명령어를 실행할 수 있다. 이 때 데이터는 스토리지 서버들(3200-3200m)의 스토리지 장치로(3250-3250m)부터 스토리지 서버들(3200-3200m)의 메모리들(3220-3220m)을 거쳐서, 또는 바로 어플리케이션 서버들(3100-3100n)의 메모리(3120-3120n)로 이동될 수 있다. 네트워크(3300)를 통해 이동하는 데이터는 보안 또는 프라이버시를 위해 암호화된 데이터일 수 있다.
스토리지 서버(3200)를 예시로 설명하면, 인터페이스(3254)는 프로세서(3210)와 컨트롤러(3251)의 물리적 연결 및 NIC(3240)와 컨트롤러(3251)의 물리적 연결을 제공할 수 있다. 예를 들어, 인터페이스(3254)는 스토리지 장치(3250)를 전용 케이블로 직접 접속하는 DAS(Direct Attached Storage) 방식으로 구현될 수 있다. 또한, 예를 들어, 인터페이스(3254)는 ATA(Advanced Technology Attachment), SATA(Serial ATA), e-SATA(external SATA), SCSI(Small Computer Small Interface), SAS(Serial Attached SCSI), PCI(Peripheral Component Interconnection), PCIe(PCI express), NVMe(NVM express), IEEE 1394, USB(universal serial bus), SD(secure digital) 카드, MMC(multi-media card), eMMC(embedded multi-media card), UFS(Universal Flash Storage), eUFS(embedded Universal Flash Storage), CF(compact flash) 카드 인터페이스 등과 같은 다양한 인터페이스 방식으로 구현될 수 있다.
스토리지 서버(3200)는 스위치(3230) 및 NIC(3240)을 더 포함할 수 있다. 스위치(3230)는 프로세서(3210)의 제어에 따라 프로세서(3210)와 스토리지 장치(3250)를 선택적으로 연결시키거나, NIC(3240)과 스토리지 장치(3250)를 선택적으로 연결시킬 수 있다.
일 실시예에서 NIC(3240)는 네트워크 인터페이스 카드, 네트워크 어댑터 등을 포함할 수 있다. NIC(3240)는 유선 인터페이스, 무선 인터페이스, 블루투스 인터페이스, 광학 인터페이스 등에 의해 네트워크(3300)에 연결될 수 있다. NIC(3240)는 내부 메모리, DSP, 호스트 버스 인터페이스 등을 포함할 수 있으며, 호스트 버스 인터페이스를 통해 프로세서(3210) 및/또는 스위치(3230) 등과 연결될 수 있다. 호스트 버스 인터페이스는, 앞서 설명한 인터페이스(3254)의 예시들 중 하나로 구현될 수도 있다. 일 실시예에서, NIC(3240)는 프로세서(3210), 스위치(3230), 스토리지 장치(3250) 중 적어도 하나와 통합될 수도 있다.
스토리지 서버(3200-3200m) 또는 어플리케이션 서버(3100-3100n)에서 프로세서는 스토리지 장치(3130-3130n, 3250-3250m) 또는 메모리(3120-3120n, 3220-3220m)로 커맨드를 전송하여 데이터를 프로그램하거나 리드할 수 있다. 이 때 데이터는 ECC(Error Correction Code) 엔진을 통해 에러 정정된 데이터일 수 있다. 데이터는 데이터 버스 변환(Data Bus Inversion: DBI) 또는 데이터 마스킹(Data Masking: DM) 처리된 데이터로서, CRC(Cyclic Redundancy Code) 정보를 포함할 수 있다. 데이터는 보안 또는 프라이버시를 위해 암호화된 데이터일 수 있다.
스토리지 장치(3150-3150m, 3250-3250m)는 프로세서로부터 수신된 리드 커맨드에 응답하여, 제어 신호 및 커맨드/어드레스 신호를 NAND 플래시 메모리 장치(3252-3252m)로 전송할 수 있다. 이에 따라 NAND 플래시 메모리 장치(3252-3252m)로부터 데이터를 독출하는 경우, RE(Read Enable) 신호는 데이터 출력 제어 신호로 입력되어, 데이터를 DQ 버스로 출력하는 역할을 할 수 있다. RE 신호를 이용하여 DQS(Data Strobe)를 생성할 수 있다. 커맨드와 어드레스 신호는 WE(Write Enable) 신호의 상승 엣지 또는 하강 엣지에 따라 페이지 버퍼에 래치될 수 있다.
컨트롤러(3251)는 스토리지 장치(3250)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 컨트롤러(3251)는 SRAM(Static Random Access Memory)을 포함할 수 있다. 컨트롤러(3251)는 기입 커맨드에 응답하여 낸드 플래시(3252)에 데이터를 기입할 수 있고, 또는 독출 커맨드에 응답하여 낸드 플래시(3252)로부터 데이터를 독출할 수 있다. 예를 들어, 기입 커맨드 및/또는 독출 커맨드는 스토리지 서버(3200) 내의 프로세서(3210), 다른 스토리지 서버(3200m) 내의 프로세서(3210m) 또는 어플리케이션 서버(3100, 3100n) 내의 프로세서(3110, 3110n)로부터 제공될 수 있다. DRAM(3253)은 낸드 플래시(3252)에 기입될 데이터 또는 낸드 플래시(3252)로부터 독출된 데이터를 임시 저장(버퍼링)할 수 있다. 또한, DRAM(3253)은 메타 데이터를 저장할 수 있다. 여기서, 메타 데이터는 사용자 데이터 또는 낸드 플래시(3252)를 관리하기 위해 컨트롤러(3251)에서 생성된 데이터이다. 스토리지 장치(3250)는 보안 또는 프라이버시를 위해 SE(Secure Element)를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 스토리지 서버(3200)의 스토리지 장치(3250) 내지 스토리지 서버(3200m)의 스토리지 장치(3250m)는 앞서 설명한 스토리지 장치들을 채용할 수 있다.
다만, 스토리지 장치(3250)는 그 장착 위치 및 스토리지 서버(3200)의 배치 형태 등으로 인해, 제1 온도 범위에서 구동을 지속하고, 스토리지 장치(3250m)는 그 장착 위치 및 스토리지 서버(3200m)의 배치 형태 등으로 인해, 제1 온도 범위와 다른 제2 온도 범위에서 구동을 지속할 수 있다. 이 경우, 스토리지 장치(3250)의 비휘발성 메모리에는 제1 제어 정보와 제2 제어 정보가 저장되어 있으나, 스토리지 장치(3250)는 제1 제어 정보를 이용하여 구동을 지속하고, 스토리지 장치(3250m)의 비휘발성 메모리에도 제1 제어 정보와 제2 제어 정보가 저장되어 있으나, 스토리지 장치(3250m)는 제2 제어 정보를 이용하여 구동을 지속할 수 있다.
또한, 스토리지 서버(3200)의 제1 위치에 장착된 스토리지 장치(3250)와 스토리지 서버(3200)의 제2 위치에 장착된 스토리지 장치(3250)도 그 배치 형태 등으로 인해, 서로 다른 온도 범위에서 구동을 지속할 수 있다. 이 경우에도, 스토리지 서버(3200)의 제1 위치에 장착된 스토리지 장치(3250)의 비휘발성 메모리에는 제1 제어 정보와 제2 제어 정보가 저장되어 있으나, 스토리지 서버(3200)의 제1 위치에 장착된 스토리지 장치(3250)는 제1 제어 정보를 이용하여 구동을 지속하고, 스토리지 서버(3200)의 제2 위치에 장착된 스토리지 장치(3250)의 비휘발성 메모리에도 제1 제어 정보와 제2 제어 정보가 저장되어 있으나, 스토리지 서버(3200)의 제2 위치에 장착된 스토리지 장치(3250)는 제2 제어 정보를 이용하여 구동을 지속할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 호스트
200: 스토리지 장치
210: 스토리지 컨트롤러
220: 비휘발성 메모리

Claims (20)

  1. 제1 온도 범위에서 수행되는 메모리 동작(memory operation)과 관련된 제1 제어 정보와, 상기 제1 온도 범위와 다른 제2 온도 범위에서 수행되는 메모리 동작과 관련된 제2 제어 정보를 저장하되, 상기 제1 제어 정보와 상기 제2 제어 정보를 구분하여 저장하는 비휘발성 메모리; 및
    온도 센서로부터 센싱된 온도를 수신하고, 상기 센싱된 온도를 프로세싱하여 타겟 온도를 결정하고, 상기 결정된 타겟 온도를 기초로 상기 제1 제어 정보와 상기 제2 제어 정보 중 어느 하나를 선택하고, 상기 선택된 제어 정보를 이용하여 상기 비휘발성 메모리에 대한 메모리 동작을 수행하는 스토리지 컨트롤러를 포함하는 스토리지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메모리 동작은,
    상기 비휘발성 메모리에 저장된 데이터를 리드하는 리드 동작과,
    상기 비휘발성 메모리에 데이터를 라이트하는 라이트 동작과,
    상기 비휘발성 메모리의 적어도 일부를 이레이즈하는 이레이즈 동작을 포함하는 스토리지 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 제어 정보는,
    상기 제1 온도 범위에서 수행되는 메모리 동작의 동작 파라미터와,
    상기 제1 온도 범위에서 수행되는 메모리 동작을 최적화하기 위한 방어 코드를 포함하는 스토리지 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 비휘발성 메모리는, 트랜지션 보상 테이블을 더 저장하고,
    상기 트랜지션 보상 테이블은, 상기 타겟 온도가 상기 제1 온도 범위에서 상기 제2 온도 범위로 변경되는 것에 응답하여, 상기 스토리지 컨트롤러가 상기 비휘발성 메모리에 대한 메모리 동작을 수행하는데 이용되는 스토리지 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스토리지 컨트롤러는, 상기 타겟 온도가 상기 제1 온도 범위에서 상기 제2 온도 범위로 변경되는 것에 응답하여, 상기 제2 제어 정보와 상기 트랜지션 보상 테이블에 저장된 보상 정보를 이용하여 상기 비휘발성 메모리에 대한 메모리 동작을 수행하는 스토리지 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스토리지 컨트롤러는, 제1 모드에서, 상기 제1 제어 정보와 상기 제2 제어 정보 중 어느 하나를 이용하여 상기 비휘발성 메모리에 대한 메모리 동작을 수행하고, 상기 제1 모드와 다른 제2 모드에서, 상기 제1 및 제2 제어 정보를 이용하지 않고 상기 비휘발성 메모리에 대한 메모리 동작을 수행하는 스토리지 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 비휘발성 메모리는, 데이터 스트로브 신호를 생성하고,
    상기 비휘발성 메모리는, 상기 데이터 스트로브 신호의 토글 타이밍에 기초하여 상기 스토리지 컨트롤러가 선택한 제어 정보를 포함하는 데이터 신호를 상기 스토리지 컨트롤러에 전송하는 스토리지 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 스토리지 컨트롤러는,
    상기 온도 센서로부터 수신한 센싱된 온도 중 미리 정한 윈도우 내의 온도들의 가중 이동 평균을 계산하고, 이를 바탕으로 상기 타겟 온도를 결정하는 스토리지 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 스토리지 컨트롤러는,
    상기 센싱된 온도를 입력으로 머신 러닝을 수행하여 예측 온도를 산출하고, 상기 예측 온도를 바탕으로 상기 타겟 온도를 결정하는 스토리지 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 스토리지 컨트롤러는,
    상기 센싱된 온도와 상기 센싱된 온도에서의 상기 비휘발성 메모리의 동작 특성 정보를 입력으로 머신 러닝을 수행하여 상기 예측 온도를 산출하고, 상기 예측 온도를 바탕으로 상기 타겟 온도를 결정하는 스토리지 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 스토리지 컨트롤러는, 상기 스토리지 컨트롤러에 제공되는 I/O 커맨드의 중단 여부에 기초하여 상기 타겟 온도에 대응하는 제어 정보를 상기 비휘발성 메모리에 요청하는 스토리지 장치.
  12. 제1 위치에 배치되고 제1 비휘발성 메모리를 포함하는 제1 스토리지 장치;
    상기 제1 위치와 다른 제2 위치에 배치되고 제2 비휘발성 메모리를 포함하는 제2 스토리지 장치; 및
    상기 제1 스토리지 장치와 상기 제2 스토리지 장치 중 적어도 하나를 포함하는 제1 스토리지 서버를 포함하되,
    상기 제1 스토리지 장치는,
    제1 온도 범위에서 수행되는 메모리 동작과 관련된 제1 제어 정보와, 상기 제1 온도 범위와 다른 제2 온도 범위에서 수행되는 메모리 동작과 관련된 제2 제어 정보를 제공받고,
    상기 제1 제어 정보와 상기 제2 제어 정보 중 어느 하나를 선택하고, 선택된 제어 정보를 이용하여 상기 제1 비휘발성 메모리에 대해 메모리 동작을 수행하는 제1 스토리지 컨트롤러를 포함하고,
    상기 제2 스토리지 장치는,
    상기 제1 제어 정보와 상기 제2 제어 정보를 제공받고,상기 제1 제어 정보와 상기 제2 제어 정보 중 어느 하나를 선택하고, 선택된 제어 정보를 이용하여 상기 제2 비휘발성 메모리에 대해 메모리 동작을 수행하는 제2 스토리지 컨트롤러를 포함하고,
    상기 제1 스토리지 컨트롤러는 상기 제1 제어 정보를 이용하여 상기 제1 비휘발성 메모리에 대한 메모리 동작을 수행하고,
    상기 제2 스토리지 컨트롤러는 상기 제2 제어 정보를 이용하여 상기 제2 비휘발성 메모리에 대한 메모리 동작을 수행하는 서버 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 스토리지 서버와 네트워크로 연결되는 제2 스토리지 서버를 더 포함하고,
    상기 제1 스토리지 장치는 상기 제1 스토리지 서버에 포함되고,
    상기 제2 스토리지 장치는 상기 제2 스토리지 서버에 포함되고,
    상기 제1 스토리지 컨트롤러는,
    온도 센서로부터 센싱된 온도를 수신하고, 상기 센싱된 온도를 프로세싱하여 제1 타겟 온도를 결정하고, 상기 결정된 제1 타겟 온도를 기초로 상기 제1 제어 정보를 선택하고,
    상기 제1 스토리지 컨트롤러는,
    상기 온도 센서로부터 수신한 센싱된 온도 중 미리 정한 윈도우 내의 온도들의 가중 이동 평균을 계산하고, 이를 바탕으로 상기 제1 타겟 온도를 결정하는 서버 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 스토리지 장치는 상기 제1 스토리지 서버에 포함되고,
    상기 제1 스토리지 컨트롤러는,
    온도 센서로부터 센싱된 온도를 수신하고, 상기 센싱된 온도를 프로세싱하여 제1 타겟 온도를 결정하고, 상기 결정된 제1 타겟 온도를 기초로 상기 제1 제어 정보를 선택하고,
    상기 제1 스토리지 컨트롤러는,
    상기 온도 센서로부터 수신한 센싱된 온도 중 미리 정한 윈도우 내의 온도들의 가중 이동 평균을 계산하고, 이를 바탕으로 상기 제1 타겟 온도를 결정하는 서버 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 스토리지 컨트롤러는,
    상기 센싱된 온도를 입력으로 머신 러닝을 수행하여 예측 온도를 산출하고, 상기 예측 온도를 바탕으로 상기 제1 타겟 온도를 결정하는 서버 장치.
  16. 제1 온도 범위에서 수행되는 메모리 동작과 관련된 제1 제어 정보와, 상기 제1 온도 범위와 다른 제2 온도 범위에서 수행되는 메모리 동작과 관련된 제2 제어 정보를 저장하되, 상기 제1 제어 정보와 상기 제2 제어 정보를 구분하여 저장하는 비휘발성 메모리를 제공하고,
    온도 센서로부터 센싱된 온도를 수신하고,
    상기 센싱된 온도를 프로세싱하여 타겟 온도를 결정하고,
    상기 결정된 타겟 온도를 기초로 상기 제1 제어 정보와 상기 제2 제어 정보 중 어느 하나를 선택하고,
    상기 선택된 제어 정보를 이용하여 상기 비휘발성 메모리에 대한 메모리 동작을 수행하는 것을 포함하는 스토리지 장치의 구동 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    모드 인에이블 신호를 수신하는 것을 더 포함하되,
    상기 스토리지 장치는, 제1 모드 인에이블 신호에 응답하여, 상기 제1 및 제2 제어 정보를 이용하여 상기 비휘발성 메모리에 대해 메모리 동작을 수행하는 제1 모드로 동작하고,
    상기 스토리지 장치는, 상기 제1 모드 인에이블 신호와 다른 제2 모드 인에이블 신호에 응답하여, 상기 제1 및 제2 제어 정보를 이용하지 않고 상기 비휘발성 메모리에 대한 메모리 동작을 수행하는 제2 모드로 동작하는 스토리지 장치의 구동 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 결정된 타겟 온도를 기초로 상기 제1 제어 정보와 상기 제2 제어 정보 중 어느 하나를 선택하는 것은,
    상기 결정된 타셋 온도에 대응하는 상기 제1 및 제2 제어 정보 중 어느 하나를 상기 비휘발성 메모리에 요청하는 것을 포함하는 스토리지 장치의 구동 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 센싱된 온도를 프로세싱하여 타겟 온도를 결정하는 것은,
    상기 센싱된 온도 중 미리 정한 윈도우 내의 온도들의 가중 이동 평균을 계산하고, 이를 바탕으로 상기 타겟 온도를 결정하는 것을 포함하는 스토리지 장치의 구동 방법.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 센싱된 온도를 프로세싱하여 타겟 온도를 결정하는 것은,
    상기 센싱된 온도를 입력으로 머신 러닝을 수행하여 예측 온도를 산출하고, 상기 예측 온도를 바탕으로 상기 타겟 온도를 결정하는 것을 포함하는 스토리지 장치의 구동 방법.
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