TW201843595A - 資料儲存裝置及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

資料儲存裝置的錫焊前數據載入技術。資料儲存裝置使用的是快閃記憶體，包括採單階存儲單元的複數個第一類型區塊、以及採複數階存儲單元的複數個第二類型區塊。在該資料儲存裝置錫焊至一印刷電路板之前，資料儲存裝置的控制器係配置上述第一類型區塊接收一主機下達的數據。在上述第一類型區塊之配置數量達一上限後，控制器改配置上述第二類型區塊接收該主機下達的數據。控制器在偵測到已切換用上述第二類型區塊接收該主機下達的數據時，回傳一錫焊前寫入操作失敗信息給該主機。

Description

資料儲存裝置及其操作方法
本發明係有關於使用快閃記憶體(flash memory)的資料儲存裝置。
現今可攜式電子裝置-如，智慧型手機、平板…等-使用的資料儲存裝置常以快閃記憶體(flash memory)為儲存媒體。快閃記憶體與其控制器可製作在一封裝中。該封裝需錫焊至可攜式電子裝置的印刷電路板上。錫焊的高溫可能導致快閃記憶體的內容損壞。錫焊問題為本技術領域一項重要課題。
根據本案一種實施方式所實現的一資料儲存裝置包括一快閃記憶體以及一控制器。該快閃記憶體包括一快閃記憶體以及一控制器。該快閃記憶體包括採單階存儲單元的複數個第一類型區塊、以及採複數階存儲單元的複數個第二類型區塊。在該資料儲存裝置錫焊至一印刷電路板之前，該控制器配置上述第一類型區塊接收一主機下達的數據。在上述第一類型區塊之配置數量達一上限後，該控制器改配置上述第二類型區塊接收該主機下達的數據。該控制器在偵測到已切換用上述第二類型區塊接收該主機下達的數據時，回傳一錫焊前寫入操作 失敗信息給該主機。
根據本案一種實施方式所實現的一資料儲存裝置操作方法包括：配置一資料儲存裝置的一快閃記憶體提供空間接收一主機下達的數據，該快閃記憶體包括採單階存儲單元的複數個第一類型區塊、以及採複數階存儲單元的複數個第二類型區塊；在該資料儲存裝置錫焊至一印刷電路板之前，配置上述第一類型區塊接收該主機下達的數據；在上述第一類型區塊之配置數量達一上限後，改配置上述第二類型區塊接收該主機下達的數據；且偵測到已切換用上述第二類型區塊接收該主機下達的數據時，回傳一錫焊前寫入操作失敗信息給該主機。
下文特舉實施例，並配合所附圖示，詳細說明本發明內容。
200‧‧‧資料儲存裝置
202‧‧‧控制器
204‧‧‧快閃記憶體
206‧‧‧主機
222‧‧‧閒置區塊池
224‧‧‧資料區塊池
402‧‧‧產品狀態特別考量除能(PSA off)狀態
404‧‧‧數據載入狀態
A1‧‧‧主動區塊
A2‧‧‧備用主動區塊
Cmd1‧‧‧指令
S1、S2、S3‧‧‧控制器202之狀態
S4‧‧‧載入完成狀態
S5‧‧‧產品化操作狀態
T1…T4‧‧‧時間點
第1A圖、第1B圖、第1C圖分別對應SLC、MLC、TLC技術，圖解不同邏輯意義下，相對閘極浮動電子的存儲單元分布概率；第2圖圖解根據本案一種實施方式所實現的一資料儲存裝置200；第3圖根據本案一種實施方式圖解主動區塊A1以及備用主動區塊A2之配置狀況，以實現所述產品狀態特別考量PSA程序；以及第4圖以另外一種方式圖解控制器202之狀態機設計。
以下敘述列舉本發明的多種實施例。以下敘述介紹本發明的基本概念，且並非意圖限制本發明內容。實際發明範圍應依照申請專利範圍界定之。
快閃記憶體的存儲單元有多種形式。單階存儲單元(single level cell，簡稱SLC)儲存單一位元。多階存儲單元(multiple level cell，簡稱MLC)儲存兩個位元。甚至還有更高階的存儲單元，如三階存儲單元(triple level cell，簡稱TLC)，儲存三個位元。第1A圖、第1B圖、第1C圖分別對應SLC、MLC、TLC技術，圖解不同邏輯意義下，相對閘極浮動電子的存儲單元分布概率。如圖所示，一存儲單元的邏輯定義是依照存儲單元的閘極浮動電子量劃分。單階存儲單元(SLC)的邏輯分界較複數階(MLC或TLC)明確。單階存儲單元(SLC)的可靠度較高。本案令錫焊前的快閃記憶體提供其中單階存儲單元(SLC)儲存數據，以應付錫焊高溫。
第2圖圖解根據本案一種實施方式所實現的一資料儲存裝置200，其中包括一控制器202以及一快閃記憶體(flash memory)204。該控制器202以及該快閃記憶體204可封裝在一起。在該控制器202的操作下，一主機206(測試板連結之主機、或產品化之可攜式電子裝置的微處理器)得以對該快閃記憶體204進行存取。資料儲存裝置200在錫焊至可攜式電子裝置之印刷電路板做成產品前，須先開卡載入基本數據/程式碼。為了使寫入內容不受後續錫焊高溫損毀，本案進行一產品狀態特別考量(production state awareness，簡寫PSA)程序，以強健的單階存儲單元(SLC)實現錫焊前的數據載入。
快閃記憶體204的儲存空間可劃分為複數個區塊(blocks)。各區塊可劃分為複數頁(pages)。為了接收主機206下達的寫入資料，控制器202配置該快閃記憶體204的閒置區塊池222供應一主動區塊A1以及一備用主動區塊A2。主動區塊A1使用完畢後(例如，寫滿，或未寫滿但結束使用之)將推入資料區塊池224，視為資料區塊。在被視為資料區塊前，主動區塊A1的映射表之類資訊需要被備份在快閃記憶體204(如，備份成未標示在圖中的系統資訊區塊)。此期間，控制器202是以該備用主動區塊A2遞補供數據載入，以避免漏失。主動區塊A1的映射表之類資訊備份完畢、該主動區塊A1被視為資料區塊後，備用主動區塊A2轉換用做新的主動區塊，且控制器202更自閒置區塊池222配置新區塊作為新的備用主動區塊。本案在上述產品狀態特別考量(PSA)程序中，特別以配置採單階存儲單元(SLC)的區塊作為上述主動區塊A1以及備用主動區塊A2，使寫入其中的數據足以應付錫焊高溫。
第3圖根據本案一種實施方式圖解主動區塊A1以及備用主動區塊A2之配置狀況，以實現所述產品狀態特別考量(PSA)程序。狀態S1，產品狀態特別考量(PSA)程序除能，控制器202配置採多階存儲單元(MLC)的區塊為主動區塊A1以及備用主動區塊A2。根據主機206下達的一指令Cmd1，控制器202切換到狀態S2，開始配置採單階存儲單元(SLC)的區塊來接收數據，以啟動產品狀態特別考量(PSA)程序。如圖所示，狀態S2中，主動區塊A1以及備用主動區塊A2的操作特性是逐步變化。時間點T1使新配置的備用主動區塊A2採單階存儲單元 (SLC)，此區塊在時間點T2將作主動區塊A1使用。如圖所示，搭配上時間點T2新配置的單階存儲單元(SLC)之備用主動區塊A2，時間點T2已能確保接收到的數據都是以可靠度高的單階存儲單元(SLC)記錄，進入有效的數據下載。基本數據/程式碼是在主動區塊A1以及備用主動區塊A2都確實採單階存儲單元(SLC)後寫入。
狀態S2下，單階存儲單元(SLC)之可配置區塊數量有限。採單階存儲單元(SLC)的區塊配置數量一旦超標(例如，主機206寫入超過5GB的數據)，控制器202切換到狀態S3，開始配置採多階存儲單元(MLC)的區塊來接收數據。如圖所示，狀態S3中，主動區塊A1以及備用主動區塊A2的操作特性是逐步變化。時間點T3使新配置的備用主動區塊A2採多階存儲單元(MLC)，此區塊在時間點T4將作主動區塊A1使用。如圖所示，搭配上時間點T4新配置的多階存儲單元(MLC)之備用主動區塊A2，時間點T4回到以多階存儲單元(MLC)接收數據的狀態。
主機206可以一指令Cmd2判斷快閃記憶體204是否確實以高可靠度的單階存儲單元(SLC)儲存數據。控制器202會根據指令Cmd2檢查本身所在狀態。控制器202確認當下的主動區塊A1以及備用主動區塊A2都是單階存儲單元(SLC)、是處於狀態S2時，回傳錫焊前寫入操作成功信息給該主機206，表示指令Cmd2檢查成功。控制器202隨之切換至狀態S4，代表錫焊前數據之載入完成，即產品狀態特別考量(PSA)程序完成。資料儲存裝置200可安心錫焊至可攜式電子裝置的印刷電路板。可攜式電子裝置下次上電，控制器202即知已被產品化(包裝入 可攜式電子裝置)，進入產品化操作狀態S5，將依照消費者模式操作快閃記憶體204。
另一種狀況下，指令Cmd2觸發的檢查顯示當下的主動區塊A1與備用主動區塊A2已非皆是單階存儲單元(SLC)一如，控制器202處於狀態S3。此狀況下，部分數據是控制器202在狀態S3以多階存儲單元(MLS)的區塊接收，極有可能因錫焊高溫損毀。控制器202可回傳指令錫焊前寫入操作失敗信息給主機206，顯示指令Cmd2檢查失敗，且回到狀態S1。主機206可下達清空指令Unmap，無效快閃記憶體204所載內容。回到狀態S1的控制器202可再次根據主機206下達的指令Cmd1重啟產品狀態特別考量(PSA)程序。主機206得以修改基本數據/程式碼尺寸，使不大於單階存儲單元(SLC)配置上限的基本數據/程式碼，得以藉該產品狀態特別考量(PSA)程序寫入耐錫焊高溫的單階存儲單元(SLC)。一種實施方式中，快閃記憶體204的內容清空是由指令Cmd1進行。指令Cmd1可更設定狀態S2配置的單階存儲單元(SLC)區塊數量。
第4圖以另外一種方式圖解控制器202之狀態機設計。產品化前，控制器202之操作包括一產品狀態特別考量除能(PSA off)狀態402、一數據載入(loading)狀態404、以及前述代表載入完成(loading complete)的狀態S4。產品狀態特別考量除能(PSA off)狀態402對應第3圖的狀態S1。基於主機206下達的指令Cmd1，控制器202自產品狀態特別考量除能狀態402切換至數據載入狀態404，對應第3圖的狀態S2以及S3，其中有時間點T1至T4之緩步變化。主機202指令Cmd2檢查若成功(控制 器202在狀態S2)，狀態機切換控制器202至載入完成狀態S4。斷電後再啟動將使得控制器進入前述產品化操作狀態S5，依照消費者模式操作快閃記憶體204。反之，主機202指令Cmd2檢查若失敗(控制器202已進入狀態S3)，狀態機切換控制器202回產品狀態特別考量除能(PSA off)狀態402，對應第3圖狀態S3至S1之切換。
一種實施方式中，為了簡化主機206端對資料儲存裝置200的操作(如，簡化主機206使用的指令數)，產品化前(錫焊前)，控制器202是以狀態404為起始，讓產品化前載入的數據就是寫入單階存儲單元(SLC)。只要數據量符合單階存儲單元(SLC)區塊的配置量，快閃記憶體204內容必然耐錫焊高溫。一種實施方式中，對於2G的數據量，單階存儲單元(SLC)區塊的配置量為5G。
在其他實施例中，多階存儲單元(MLC)之區塊的配置使用是替換為三階存儲單元(TLC)之區塊。
基於以上概念，本案更可發展出資料儲存裝置操作方法。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟悉此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (20)

  1. 一種資料儲存裝置，包括：一快閃記憶體，包括採單階存儲單元的複數個第一類型區塊、以及採複數階存儲單元的複數個第二類型區塊；以及一控制器，在該資料儲存裝置錫焊至一印刷電路板之前配置上述第一類型區塊接收一主機下達的數據，並在上述第一類型區塊之配置數量達一上限後，改配置上述第二類型區塊接收該主機下達的數據；其中，該控制器在偵測到已切換用上述第二類型區塊接收該主機下達的數據時，回傳一錫焊前寫入操作失敗信息給該主機。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之資料儲存裝置，其中：該資料儲存裝置錫焊至該印刷電路板之前的數據載入結束後，該控制器若無回傳該錫焊前寫入操作失敗信息給該主機，會在斷電後的再次上電進入一產品化操作狀態，依照消費者模式操作快閃記憶體。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之資料儲存裝置，其中：該控制器是根據該主機下達的一檢查指令檢查是否已切換用上述第二類型區塊接收該主機下達的數據。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之資料儲存裝置，其中：該控制器是以一產品狀態特別考量狀態進行錫焊前的數據載入。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之資料儲存裝置，其中： 該控制器在進入該產品狀態特別考量狀態前，清空該快閃記憶體。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之資料儲存裝置，其中：該控制器配置該快閃記憶體來接收該主機下達的數據之區塊包括一主動區塊以及一備用主動區塊；且該控制器是在該主動區塊停止提供填寫空間後，以該備用主動區塊遞補供數據載入。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之資料儲存裝置，其中：該控制器在上述第一類型區塊之配置數量達該上限後，改配置上述第二類型區塊作上述備用主動區塊。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之資料儲存裝置，其中：該控制器回傳該錫焊前寫入操作失敗信息給該主機時，更除能該產品狀態特別考量狀態。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之資料儲存裝置，其中：該控制器是根據該產品狀態特別考量狀態的一致能指令開始以上述第一類型區塊作上述備用主動區塊。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之資料儲存裝置，其中：該控制器是在該主動區塊是上述第一類型區塊時開始有效的數據下載。
  11. 一種資料儲存裝置操作方法，包括：配置一資料儲存裝置的一快閃記憶體提供空間接收一主機下達的數據，該快閃記憶體包括採單階存儲單元的複數個第一類型區塊、以及採複數階存儲單元的複數個第二類型區塊； 在該資料儲存裝置錫焊至一印刷電路板之前，配置上述第一類型區塊接收該主機下達的數據；在上述第一類型區塊之配置數量達一上限後，改配置上述第二類型區塊接收該主機下達的數據；且偵測到已切換用上述第二類型區塊接收該主機下達的數據時，回傳一錫焊前寫入操作失敗信息給該主機。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之資料儲存裝置操作方法，更包括：在該資料儲存裝置錫焊至該印刷電路板之前的數據載入結束後，若無上述錫焊前寫入操作失敗信息回傳該主機，斷電後的再次上電是以一產品化操作狀態依照消費者模式操作快閃記憶體。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之資料儲存裝置操作方法，是根據該主機下達的一檢查指令，檢查是否已切換用上述第二類型區塊接收該主機下達的數據。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之資料儲存裝置操作方法，是以一產品狀態特別考量狀態進行錫焊前的數據載入。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之資料儲存裝置操作方法，更包括：在進入該產品狀態特別考量狀態前，清空該快閃記憶體。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之資料儲存裝置操作方法，更包括： 令配置來接收該主機下達的數據之區塊包括一主動區塊以及一備用主動區塊，且是在該主動區塊停止提供填寫空間後，以該備用主動區塊遞補供數據載入。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之資料儲存裝置操作方法，更包括：在上述第一類型區塊之配置數量達該上限後，改配置上述第二類型區塊作上述備用主動區塊。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之資料儲存裝置操作方法，更包括：在回傳該錫焊前寫入操作失敗信息給該主機時，更除能該產品狀態特別考量狀態。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之資料儲存裝置操作方法，更包括：根據該主機傳來關於該產品狀態特別考量狀態的一致能指令，開始以上述第一類型區塊作上述備用主動區塊。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之資料儲存裝置操作方法，更包括：在該主動區塊是上述第一類型區塊時開始有效的數據下載。
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