TWI740268B

TWI740268B - 自我調整識別快閃記憶體類型方法及裝置

Info

Publication number: TWI740268B
Application number: TW108140749A
Authority: TW
Inventors: 陳雙喜; 鄭誠
Original assignee: 大陸商合肥沛睿微電子股份有限公司
Priority date: 2019-11-08
Filing date: 2019-11-08
Publication date: 2021-09-21
Also published as: TW202119216A

Abstract

本發明提出一種自我調整識別快閃記憶體類型方法，由處理器執行，包含：驅動在特定設置狀態下的快閃記憶體介面使用特定通信協定發出用於讀取快閃記憶體識別碼的讀取命令給快閃記憶體模組；如果讀取失敗，改變快閃記憶體介面的設置狀態、通信協定，或以上兩者，再進行一次讀取作業，直到預設的調整都嘗試過為止；以及如果讀取成功，將讀出的快閃記憶體識別碼儲存到非揮發性記憶體。通過如上的自動化方法能夠解決傳統用人工識別再燒錄電子熔絲所產生的高成本及製造彈性低的缺點。

Description

自我調整識別快閃記憶體類型方法及裝置

本發明涉及一種儲存裝置，且特別是一種自我調整識別快閃記憶體類型方法及裝置。

在固態硬碟（Solid-state disk；SSD）、隨身碟（Pen-drive）、安全數位卡（Secure Digital Memory Card；SD card）等各種儲存產品中，會使用到很多類型的NAND快閃記憶體，比如廠商有英特爾（Intel）、美光（Micron）、東芝（TOSHIBA）、三星（SAMSUNG）、海力士（HYNIX），類別有單層單元（Single-level cell；SLC）、多層單元（Multi-level cell；MLC）、三層單元（Triple-level cell；TLC）、四層單元（Quad-level cell；QLC），介面有單倍資料傳輸率（Single data rate；SDR）、第一代雙倍資料傳輸率（Double data rate；DDR）、第二代雙倍資料傳輸率（Double data rate 2；DDR2）、第三代雙倍資料傳輸率（Double data rate 3；DDR3）等。不同廠商不同類別的NAND快閃記憶體支援的命令格式是不一樣的，所以需要先知道NAND快閃記憶體具體類別，才能下正確的命令去讀寫NAND快閃記憶體，並得到正確的結果。

現有技術的做法是在還沒開卡前，用人工的方式得知連接於主控的NAND快閃記憶體的製造廠商與類別等資訊，然後將相應的NAND快閃記憶體的識別碼（Identity；ID）燒錄至主控中的電子熔絲（eFuse）結構，並且在重啟（Reset）後根據電子熔絲中的資訊將對應的NAND快閃記憶體韌體（Firmware ；FW）寫入主控中的非揮發性記憶體或者NAND快閃記憶體中，用於在儲存產品出廠後讓主機能夠通過主控積體電路（Integrated Circuit；IC）運行的韌體來讀寫NAND快閃記憶體並存取其中的資料。然而電子熔絲結構的成本較高，此外，電子熔絲的資訊一旦燒錄後便不能抹除，使得在更換成不同製造廠商或不同類別的NAND快閃記憶體後，電子熔絲結構中儲存的NAND快閃記憶體ID與新設置的NAND快閃記憶體不一致。如果根據舊的NAND快閃記憶體ID而獲得的韌體，並無法正確的讀寫新設置的NAND快閃記憶體。因此，一旦印刷電路板上設置的NAND快閃記憶體更換後，用來操作NAND快閃記憶體的主控IC也必須一併更換，使得製造儲存產品時不具彈性。有鑑於此，如何減輕或消除上述相關領域的缺失，實為有待解決的問題。

在一些實施例中，一種識別快閃記憶體類型的自我調整方法，由處理器執行，包含：驅動在特定設置狀態下的快閃記憶體介面使用特定通信協定發出用於讀取快閃記憶體識別碼的讀取命令給NAND快閃記憶體模組；如果讀取失敗，改變快閃記憶體介面的設置狀態、通信協定，或以上兩者，再進行一次讀取操作，直到預設的調整都嘗試過為止；以及如果讀取成功，將讀出的快閃記憶體識別碼儲存到非揮發性記憶體。

在一些實施例中，一種自我調整識別快閃記憶體類型裝置，包含快閃記憶體介面、非揮發性記憶體及處理器。快閃記憶體介面耦接快閃記憶體模組，處理器耦接快閃記憶體介面及非揮發性記憶體。處理器用於載入及執行相關程式碼時實現如上所述的方法步驟。

綜上所述，根據本發明之自我調整識別快閃記憶體類型方法及裝置之一些實施例，可自動識別NAND快閃記憶體類型，以及自動將識別的NAND快閃記憶體識別碼儲存到非揮發性記憶體，使得電子裝置依據NAND快閃記憶體識別碼將相應的韌體寫入主控積體電路中的非揮發性記憶體或以及NAND快閃記憶體模組中的指定位址，且能夠解決傳統用人工識別再燒錄電子熔絲所產生的高成本及製造彈性低的缺點。

以下將配合相關附圖來說明本發明的實施例。在這些附圖中，相同的標號表示相同或類似的元件或方法流程。

必須瞭解的是，使用在本說明書中的“包含”、“包括”等詞，是用於表示存在特定的技術特徵、數值、方法步驟、作業處理、元件和／或元件，但並不排除可加上更多的技術特徵、數值、方法步驟、作業處理、元件、元件，或以上的任意組合。

本發明中使用如“第一”、“第二”、“第三”等詞是用來修飾請求項中的元件，並非用來表示之間具有優先權順序，先行關係，或者是一個元件先於另一個元件，或者是執行方法步驟時的時間先後順序，僅用來區別具有相同名字的元件。

必須瞭解的是，當元件描述為“連接”或“耦接”至另一元件時，可以是直接連結、或耦接至其他元件，可能出現中間元件。相反地，當元件描述為“直接連接”或“直接耦接”至另一元件時，其中不存在任何中間元件。使用於描述元件之間關係的其他語詞也可類似方式解讀，例如“介於”相對於“直接介於”，或者是“鄰接”相對於“直接鄰接”等等。

請參照參圖1，圖1為依據本案之儲存裝置之一實施例之方塊圖。儲存產品100包含主控積體電路（Integrated Circuit；IC）110及多個NAND快閃記憶體模組131～138。儲存產品100可以是固態硬碟（Solid-state disk；SSD）、隨身碟（Pen-drive）、安全數位卡（Secure Digital Memory Card；SD card）等，通過串列先進技術附件（Serial advanced technology attachment；SATA）、快速周邊組件互連（Peripheral component interconnect express；PCI-E）、通用序列匯流排（Universal serial bus；USB）的介面及關聯的通信協定從主機（Host）接收讀取、寫入、抹除等命令，以及相關參數與資料，然後據以執行。

主控IC110可連接多個記憶體庫（Memory bank），每個記憶體庫可包含多個NAND快閃記憶體模組，例如，第一個記憶體庫包含NAND快閃記憶體模組131及132、第二個記憶體庫包含NAND快閃記憶體模組133及134，以此類推，使得同一個記憶體庫中的NAND快閃記憶體模組能夠共用資料線。主控IC110可以使用開放NAND快閃記憶體（Open NAND Flash Interface；ONFI）、開關（Toggle）或其他通信協定與NAND快閃記憶體模組131～138溝通，用於從特定NAND快閃記憶體模組讀取資料，寫入資料到特定NAND快閃記憶體模組，或者抹除特定NAND快閃記憶體模組中指定實體區塊的資料。NAND快閃記憶體模組131～138可以是由英特爾（Intel）、美光（Micron）、東芝（TOSHIBA）、三星（SAMSUNG）、海力士（HYNIX）製造，提供大量的資料儲存能力，通常是數百千百萬位元組（Gigabytes），甚至是數兆百萬位元組（Terabytes）。NAND快閃記憶體模組131～138可以是單層單元（Single-level cell；SLC）、多層單元（Multi-level cell；MLC）、三層單元（Triple-level cell；TLC）、四層單元（Quad-level cell；QLC）等不同類型的模組。NAND快閃記憶體模組131～138可以包含單倍資料傳輸率（Single data rate；SDR）、第二代雙倍資料傳輸率（Double data rate 2；DDR2）、第三代雙倍資料傳輸率（Double data rate 3；DDR3）等不同類型的介面。

請參照圖2，圖2係為依據本案之主控積體電路110之一實施例之方塊圖。在一些實施例中，主控IC110包含處理器210、主機介面230、快閃記憶體介面250及非揮發性記憶體（Non-volatile memory）270。非揮發性記憶體270可以使用靜態隨機存取記憶體（Static random access memory；SRAM）來實現，用於儲存自我調整識別模組272的程式碼。處理器210可使用通用硬體（例如，單一處理器、具平行處理能力的多處理器、圖形處理器或其他具運算能力的處理器）來實現，並且在載入與執行自我調整識別模組272的程式碼時，完成之後描述的識別快閃記憶體類型的自我調整方法。非揮發性記憶體270也可以用來儲存識別結果274，例如，記憶體庫的狀態、NAND快閃記憶體模組131～138的識別碼（Identity；ID）等。主機介面230耦接主機，快閃記憶體介面250耦接NAND快閃記憶體模組131～138，處理器210耦接主機介面230、快閃記憶體介面250及非揮發性記憶體270。處理器210可以通過主機介面230與主機通信，並且通過快閃記憶體介面250與NAND快閃記憶體模組131～138通信。快閃記憶體介面250包含多個暫存器，讓處理器210可通過改變暫存器的內容來調整快閃記憶體介面250的實體組態（Physical configurations）。

為了克服如上所述使用人工作業搭配電子熔絲帶來的缺點，從一個面向來說，本發明實施例提出在開卡成功前由主控IC110執行自動化處理，用來獲得NAND快閃記憶體ID。但一開始主控IC110並不知道記憶體庫上是否存在NAND快閃記憶體模組，以及NAND快閃記憶體模組的類別，因此，主控IC110執行一種識別快閃記憶體類型的自我調整方法，包含類似嘗試錯誤（Trial and error）的機制。也就是說，處理器210具有複數個識別模式，該主控IC110會依序使用不同識別模式來發出用於讀取NAND快閃記憶體ID的讀取命令給NAND快閃記憶體模組131～138中的一個或多個，直到讀取成功。當讀取成功，便表示主控IC110已得知NAND快閃記憶體模組的類別。一實施例中，識別模式包括有快閃記憶體介面組態、通信協定。詳細來說，處理器210載入並執行自我調整識別模組272的程式碼時驅動在特定設置狀態下的快閃記憶體介面250使用特定通信協定發出用於讀取NAND快閃記憶體ID的讀取命令給NAND快閃記憶體模組131～138中的一個或多個。如果讀取失敗，則處理器210改變快閃記憶體介面250的設置狀態、使用的通信協定，或以上兩者，再進行一次讀取作業，直到預設的調整都嘗試過為止。一旦讀取成功，則處理器210將讀出的NAND快閃記憶體ID儲存到非揮發性記憶體270，使得一個電子裝置能夠依據NAND快閃記憶體ID將相應的韌體寫入非揮發性記憶體270或NAND快閃記憶體模組131～138中指定實體區塊的指定位址，用於完成開卡作業。如果所有預設的調整都嘗試過還沒有成功讀取NAND快閃記憶體ID，則回饋錯誤資訊給主機或作業人員，用於進行進一步的檢測與錯誤排除作業或是改由人工設定。其中，可以調整的通信協定包含SDR協定及DDR2協定，快閃記憶體介面250中能夠調整的組態包含提供給NAND快閃記憶體模組131～138的數位電壓（VCCQ）及傳送給NAND快閃記憶體模組131～138的位址資訊的時脈週期數目。詳細說明如後：

處理器210載入並執行自我調整識別模組272的程式碼時所實現的方法可以參考如圖3A及圖3B所示的流程圖，詳細說明如下：

步驟S312：一開始，儲存產品100上電重啟（Power on and reset）。處理器210採用預設識別模式進行快閃記憶體類型識別。

步驟S314：進行NAND快閃記憶體模組的存在檢測。處理器210可驅動快閃記憶體介面250以偵測連接上的每個記憶體庫的狀態。例如，快閃記憶體介面250可在每一個記憶體庫的特定接腳上施加電壓，並觀察是否有響應（Response）。一旦在特定記憶體庫上發現響應則判斷這個記憶體庫上設置有NAND快閃記憶體模組。舉例來說，假設快閃記憶體介面250連接8個記憶體庫，但只在其中4個記憶體庫發現響應，則處理器210判斷這4個記憶體庫上存在NAND快閃記憶體模組。

步驟S316：判斷儲存產品100中是否存在NAND快閃記憶體模組。如果是，則進行步驟S322的作業。否則，進行步驟S318的作業。當快閃記憶體介面250在任何一個記憶體庫發現響應時，處理器210判定儲存產品100中存在NAND快閃記憶體模組。

步驟S318：回饋NAND快閃記憶體不存在的資訊，用於發動進一步的檢測與錯誤排除作業。例如，當儲存產品100中不存在NAND快閃記憶體模組時，不需要再進行後續的快閃記憶體類型識別。又例如，儲存產品100中存在NAND快閃記憶體模組，而回饋NAND快閃記憶體不存在的資訊，則表示儲存產品100需進一步的檢測。

步驟S322：驅動快閃記憶體介面250使用SDR協定發出讀取NAND快閃記憶體ID的命令給NAND快閃記憶體模組，例如NAND快閃記憶體模組131～138中的一個。這個時候，快閃記憶體介面250處於預設組態（Default configurations）的狀態，例如，供應給NAND快閃記憶體模組VCCQ為1.8V、輸出給NAND快閃記憶體模組的位址資訊為5個時脈週期等。

步驟S324：判斷是否讀取成功。如果是，則進行步驟S360的作業。否則，進行步驟S332的作業。如果發出命令後，處理器210從指定NAND快閃記憶體模組收到正確的NAND快閃記憶體ID，代表讀取成功。在讀取成功時，不只獲得NAND快閃記憶體ID，處理器210也知道快閃記憶體介面250的預設組態能夠使用SDR協定正常存取NAND快閃記憶體模組中的資料，換句話說，處理器210也獲得快閃記憶體介面250的類型。相反的，如果發出命令後，處理器210從指定NAND快閃記憶體模組收到無法辨認的回復或者逾時後仍得不到回復，代表讀取失敗。

步驟S332：處理器210切換至下一個識別模式進行快閃記憶體類型識別，以及讓NAND快閃記憶體模組131～138斷電後上電並重啟。斷電及重新上電之間可以間隔一段預設時間。

步驟S334：驅動快閃記憶體介面250使用DDR2發出讀取NAND快閃記憶體ID的命令給NAND快閃記憶體模組，例如NAND快閃記憶體模組131～138中的一個。這個時候，快閃記憶體介面250處於預設組態的狀態。

步驟S336：判斷是否讀取成功。如果是，則進行步驟S360的作業。否則，進行步驟S342的作業。在讀取成功時，不只獲得NAND快閃記憶體ID，處理器210也知道快閃記憶體介面250的預設組態能夠使用DDR2正常存取NAND快閃記憶體模組中的資料。此步驟的判斷技術細節類似於步驟S324，為求簡明不再贅述。

步驟S342：處理器210切換至下一個識別模式進行快閃記憶體類型識別，以及讓NAND快閃記憶體模組131～138斷電後上電並設定提供給NAND快閃記憶體模組131～138的VCCQ為1.2V。斷電及重新上電之間可以間隔一段預設時間。

步驟S344：驅動快閃記憶體介面250使用DDR2發出讀取NAND快閃記憶體ID的命令給NAND快閃記憶體模組，例如NAND快閃記憶體模組131～138中的一個。這個時候，快閃記憶體介面250處於調整後的狀態。

步驟S346：判斷是否讀取成功。如果是，則進行步驟S360的作業。否則，進行步驟S352的作業。在讀取成功時，不只獲得NAND快閃記憶體ID，處理器210也知道快閃記憶體介面250的調整後組態能夠使用DDR2正常存取NAND快閃記憶體模組中的資料。此步驟的判斷技術細節類似於步驟S324，為求簡明不再贅述。

步驟S352：處理器210切換至下一個識別模式進行快閃記憶體類型識別，讓NAND快閃記憶體模組131～138斷電後上電並設定使用6個時脈週期來傳送位址資訊給NAND快閃記憶體模組131～138。斷電及重新上電之間可以間隔一段預設時間。

步驟S354：驅動快閃記憶體介面250使用SDR協定發出讀取NAND快閃記憶體ID的命令給NAND快閃記憶體模組，例如NAND快閃記憶體模組131～138中的一個。這個時候，快閃記憶體介面250處於調整後的狀態。

步驟S356：判斷是否讀取成功。如果是，則進行步驟S360的操作。否則，進行步驟S358的操作。在讀取成功時，不只獲得NAND快閃記憶體ID，處理器210也知道快閃記憶體介面250的調整後組態能夠使用SDR協定正常存取NAND快閃記憶體模組中的資料。此步驟的判斷技術細節類似於步驟S324，為求簡明不再贅述。

步驟S358：回饋無法識別NAND快閃記憶體的資訊，用於發動進一步的檢測與錯誤排除作業。例如，檢查NAND快閃記憶體模組是否正確地焊接在記憶體庫上。

步驟S360：儲存識別結果274至非揮發性記憶體270，例如可以包含讀取到的NAND快閃記憶體ID、當前快閃記憶體介面250的組態參數等，使得主機能夠接著在重啟主控IC110後，根據主控IC110的非揮發性記憶體270中的NAND快閃記憶體ID將對應於NAND快閃記憶體模組131～138的韌體寫入主控IC110中的非揮發性記憶體或NAND快閃記憶體模組131～138中指定實體區塊的指定位址，完成開卡操作。

本發明所述的方法中的全部或部分步驟可以電腦程式實現，例如電腦的作業系統、電腦中特定硬體的驅動程式或軟體程式。此外，也可實現在如上所示的其他類型程式。所屬技術領域具有通常知識者可將本發明實施例的方法撰寫成電腦程式，為求簡明不再加以描述。依據本發明實施例方法實施的電腦程式可儲存在適當的電腦讀取介質，例如DVD、CD-ROM、USB、硬碟，亦可置於可通過網路（例如網際網路或其他適當載體）存取的網路伺服器。

雖然圖1、圖2中包含了以上描述的元件，但不排除在不違反發明的精神下，使用更多其他的附加元件，已達成更佳的技術效果。此外，雖然圖3A、圖3B的流程圖採用指定的順序來執行，但是在不違反發明精神的情況下，所屬技術領域的技術人員可以在達到相同效果的前提下，修改這些步驟間的順序，所以，本發明並不局限於僅使用如上所述的順序。此外，所屬技術領域的技術人員也可以將若干步驟整合為一個步驟，或者是除了這些步驟外，循序或平行地執行更多步驟，本發明也不因此而局限。

綜上所述，根據本發明之自我調整識別快閃記憶體類型方法及裝置之一些實施例，可自動識別NAND快閃記憶體類型，以及自動將識別出的NAND快閃記憶體識別碼儲到非揮發性記憶體，使得電子裝置依據NAND快閃記憶體識別碼將相應的韌體寫入主控積體電路中的非揮發性記憶體或／及NAND快閃記憶體模組中的指定位址，且能夠解決傳統用人工識別再燒錄電子熔絲所產生的高成本及製造彈性低的缺點。

雖然本發明使用以上實施例進行說明，但需要注意的是，這些描述並非用於限縮本發明。相反地，此發明涵蓋了所屬技術領域中的技術人員顯而易見的修改與相似設置。所以，請求項範圍須以最寬廣的方式解釋來包含所有顯而易見的修改與相似設置。

100:儲存產品 110:主控積體電路 131～138:NAND快閃記憶體模組 210:處理器 230:主機介面 250:快閃記憶體介面 270:非揮發性記憶體 272:自我調整識別模組 274:識別結果 S312:步驟 S314:步驟 S316:步驟 S318:步驟 S322:步驟 S324:步驟 S332:步驟 S334:步驟 S336:步驟 S342:步驟 S344:步驟 S346:步驟 S352:步驟 S354:步驟 S356:步驟 S358:步驟 S360:步驟

[圖1] 係為依據本案之儲存裝置之一實施例之方塊圖。 [圖2] 係為依據本案之主控積體電路之一實施例之方塊圖。 [圖3A] 係為依據本案之自我調整識別快閃記憶體類型之一實施例之方法流程圖。 [圖3B] 係為依據本案之自我調整識別快閃記憶體類型之另一實施例之方法流程圖。

100:儲存產品

110:主控積體電路

131~138:NAND快閃記憶體模組

Claims

一種識別快閃記憶體類型的自我調整方法，由一處理器在載入並執行程式碼時執行，包含：依序使用不同之複數識別模式，以驅動在該些識別模式中之一識別模式之特定的一設置狀態下的一快閃記憶體介面使用該識別模式之特定的一通信協定發出用於讀取一快閃記憶體識別碼的一讀取命令給一快閃記憶體模組；如果讀取失敗，改變該快閃記憶體介面的該設置狀態、該通信協定，或以上兩者，再根據該些識別模式中之另一識別模式進行一次讀取操作，直到預設的調整都嘗試過為止；及如果讀取成功，將讀出的該快閃記憶體識別碼儲存到一非揮發性記憶體，使得電子裝置依據該快閃記憶體識別碼將相應的韌體寫入一主控積體電路中的非揮發性記憶體或/及該快閃記憶體模組中的指定位址。
如請求項1所述之識別快閃記憶體類型的自我調整方法，其中，該通信協定包含單倍資料傳輸率協定以及第二代雙倍資料傳輸率協定。
如請求項1所述之識別快閃記憶體類型的自我調整方法，其中，該快閃記憶體介面能夠調整的設置包含提供給該快閃記憶體模組的一數位電壓及傳送給該快閃記憶體模組的位址資訊的一時脈週期數目。
如請求項3所述之識別快閃記憶體類型的自我調整方法，其中，該數位電壓為1.8V或1.2V。
如請求項3所述之識別快閃記憶體類型的自我調整方法，其中，該時脈週期數目為5個或6個。
如請求項1或3所述之識別快閃記憶體類型的自我調整方法，其中，該方法執行於開卡成功之前。
如請求項1所述之識別快閃記憶體類型的自我調整方法，其中所述驅動該快閃記憶體介面係偵測一記憶體庫的狀態；當偵測到至少一個該記憶體庫上存在該快閃記憶體模組後，發出用於讀取該快閃記憶體識別碼的該讀取命令給該快閃記憶體模組。
如請求項1或7所述之識別快閃記憶體類型的自我調整方法，其中，該主控積體電路包含該處理器、該非揮發性記憶體及該快閃記憶體介面，以及該快閃記憶體介面耦接該快閃記憶體模組。
一種自我調整識別快閃記憶體類型裝置，包含：一快閃記憶體介面，耦接一快閃記憶體模組；一非揮發性記憶體；及一處理器，耦接該快閃記憶體介面及該非揮發性記憶體，用於依序使用不同之複數識別模式，以驅動在該些識別模式中之一識別模識之特定一設置狀態下的該快閃記憶體介面使用該識別模式之特定一通信協定發出用於讀取一快閃記憶體識別碼的一讀取命令給該快閃記憶體模組；如果讀取失敗，改變該快閃記憶體介面的該設置狀態、該通信協定，或以上兩者，再根據該些識別模式中之另一識別模式進行一次讀取操作，直到預設的調整都嘗試過為止；以及如果讀取成功，將讀出的該快閃記憶體識別碼儲存到該非揮發性記憶體，使得電子裝置能夠依據該快閃記憶體識別碼將相應的韌體寫入一主控積體電路中的非揮發性記憶體或/及該快閃記憶體模組中的指定位址。
如請求項9所述之自我調整識別快閃記憶體類型裝置，其中，該通信協定包含單倍資料傳輸率協定以及第二代雙倍資料傳輸率協定，以及該快閃記憶體介面能夠調整的設置包含提供給該快閃記憶體模組的一數位電壓及傳送給該快閃記憶體模組的位址資訊的時脈週期數目。
如請求項10所述之自我調整識別快閃記憶體類型裝置，其中，該數位電壓為1.8V或1.2V，以及該時脈週期數目為5個或6個。