通過寫扼制的廉價(jià)固態(tài)存儲的制作方法
【專利說明】通過寫扼制的廉價(jià)固態(tài)存儲
[0001 ]
[0002]現(xiàn)代存儲介質(zhì)不僅包括按物理順序方式存儲數(shù)據(jù)的介質(zhì)(諸如傳統(tǒng)的磁性和光存儲介質(zhì))，而且還包括按物理隨機(jī)方式存儲數(shù)據(jù)的介質(zhì)(諸如基于固態(tài)的存儲介質(zhì))。這樣的物理隨機(jī)介質(zhì)允許任何一個(gè)數(shù)據(jù)塊與任何其他數(shù)據(jù)塊一樣高效地被訪問?，F(xiàn)今普遍可用的各存儲介質(zhì)之間的這些和其他物理區(qū)別導(dǎo)致在容量、屬性和性能方面不同的存儲介質(zhì)。例如，磁性和光學(xué)介質(zhì)要求讀寫裝置，該讀寫裝置物理地從設(shè)備頭的物理位置移動到塊的物理位置。因此，這樣的存儲介質(zhì)可讀或?qū)憯?shù)據(jù)的速度取決于數(shù)據(jù)在該介質(zhì)上的位置的鄰近度，因?yàn)樵O(shè)備頭必須從一個(gè)位置物理地轉(zhuǎn)移到另一位置。相反，固態(tài)存儲介質(zhì)可通過電子信號讀和寫數(shù)據(jù)，而無需任何物理移動的部件。結(jié)果，存儲在這樣的介質(zhì)上的數(shù)據(jù)可以用不取決于數(shù)據(jù)的特定位置的效率被寫或讀在旋轉(zhuǎn)介質(zhì)上。
[0003]從數(shù)據(jù)中心環(huán)境內(nèi)的使用角度來說，固態(tài)存儲介質(zhì)被認(rèn)為具有由于磁性存儲介質(zhì)的特定性能優(yōu)點(diǎn)。例如，固態(tài)存儲介質(zhì)一般被認(rèn)為比磁性存儲介質(zhì)更功率高效、更耐久且更不易造成物理紊亂和故障，因?yàn)槿缦惹八甘镜?，固態(tài)存儲介質(zhì)可不包括移動部件。這樣的優(yōu)點(diǎn)可能在數(shù)據(jù)中心環(huán)境中是重要的，其中以較高的溫度操作這樣的數(shù)據(jù)中心可導(dǎo)致由冷卻裝置的更少能量利用引起的貨幣節(jié)省，并且其中固態(tài)存儲介質(zhì)的增加的功率效率可導(dǎo)致由存儲介質(zhì)本身的更少能量利用引起的進(jìn)一步貨幣節(jié)省。此外，固態(tài)存儲介質(zhì)一般被認(rèn)為能夠比磁性存儲介質(zhì)更快速地讀和寫數(shù)據(jù)，這可在數(shù)據(jù)中心環(huán)境以及其他計(jì)算環(huán)境中提供益處。
[0004]不幸地是，對于給定量的存儲容量，固態(tài)存儲介質(zhì)通常比磁性存儲介質(zhì)貴幾個(gè)量級。這樣的費(fèi)用在很大程度上由固態(tài)存儲介質(zhì)的封裝方面的低效造成。具體地，固態(tài)存儲介質(zhì)包括存儲數(shù)據(jù)比特的各個(gè)基于晶體管的塊。這樣的塊被制造在晶片上，這些晶片被分割成從該晶片中切片出的多個(gè)管芯片。每一管芯可包括上千或甚至上百萬個(gè)這樣的塊，并且一個(gè)或多個(gè)管芯可形成基于固態(tài)的存儲介質(zhì)的基礎(chǔ)。各個(gè)體固態(tài)塊可具有不同的能力，其中一些塊能夠比其他塊有更大的性能和/或耐久性。在用管芯構(gòu)建基于固態(tài)的存儲介質(zhì)時(shí)，管芯故障(包括實(shí)現(xiàn)特定性能或耐久性閾值的故障)可導(dǎo)致整個(gè)基于固態(tài)的存儲介質(zhì)被認(rèn)為不適于轉(zhuǎn)售。這樣的嚴(yán)苛標(biāo)準(zhǔn)可導(dǎo)致顯著的浪費(fèi)，從而增加固態(tài)存儲介質(zhì)的成本。
[0005]挺述
[0006]在一個(gè)實(shí)施例中，固態(tài)存儲介質(zhì)可以是未經(jīng)測試的，并且由此可包括可具有不同能力的固態(tài)塊。這樣的未經(jīng)測試的固態(tài)存儲介質(zhì)比通?？捎玫幕诠虘B(tài)的存儲介質(zhì)便宜幾個(gè)量級，因?yàn)檫@樣的通?？捎玫墓虘B(tài)存儲介質(zhì)的價(jià)格考慮了被制造但由于在測試后發(fā)現(xiàn)的不充足的能力而沒有被銷售的大比例的固態(tài)存儲介質(zhì)。
[0007]在另一實(shí)施例中，初始測試可對包括可具有不同能力的固態(tài)塊的固態(tài)存儲介質(zhì)執(zhí)行。這樣的初始測試可經(jīng)驗(yàn)地標(biāo)識出每一固態(tài)塊或各個(gè)體塊分組的能力，并且可這樣的信息以通知對固態(tài)存儲介質(zhì)的后續(xù)利用。
[0008]在進(jìn)一步實(shí)施例中，數(shù)據(jù)被寫到固態(tài)存儲介質(zhì)的速度可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)地標(biāo)識出的固態(tài)存儲介質(zhì)的能力被扼制(throttle)。通過扼制數(shù)據(jù)被寫到固態(tài)存儲介質(zhì)的速度，某些固態(tài)塊可能沒有被利用到其完整性能潛力的地步，但更大量的固態(tài)塊可被利用，從而導(dǎo)致更大的存儲容量。此外，通過扼制數(shù)據(jù)被寫到固態(tài)存儲介質(zhì)的速度，固態(tài)存儲介質(zhì)的耐久性可被增加。
[0009]在又一實(shí)施例中，對數(shù)據(jù)被寫到固態(tài)存儲介質(zhì)的速度的扼制可具有與數(shù)據(jù)可被寫到類似環(huán)境中可利用的傳統(tǒng)磁性存儲介質(zhì)的速度相當(dāng)?shù)南孪蕖９虘B(tài)存儲介質(zhì)可因此至少與競爭傳統(tǒng)磁性存儲介質(zhì)一樣快地寫數(shù)據(jù)，并且由于這樣的較慢的寫速度所固有的較大利用率，可與競爭傳統(tǒng)磁性存儲介質(zhì)一樣廉價(jià)。然而，該固態(tài)存儲介質(zhì)相比于競爭傳統(tǒng)磁性存儲介質(zhì)可顯著更快地使數(shù)據(jù)從其讀出，并且相比于競爭傳統(tǒng)磁性存儲介質(zhì)可更可靠、更功率高效、并且更耐久。
[0010]在又一實(shí)施例中，經(jīng)驗(yàn)地標(biāo)識出的固態(tài)存儲介質(zhì)的能力可允許將各個(gè)體固態(tài)塊或各個(gè)體塊分組入倉到可包括不同性能閾值的倉(bin)中。對這樣的不同性能的箱的利用可基于標(biāo)識要被存儲在這樣的倉上的數(shù)據(jù)的各方面的元數(shù)據(jù)。任選地，這樣的倉可定義不同的邏輯存儲卷。
[0011]提供本概述以便以簡化的形式介紹以下在詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述的一些概念。本概述并不旨在標(biāo)識所要求保護(hù)主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保護(hù)主題的范圍。
[0012]當(dāng)參考附圖閱讀以下詳細(xì)描述時(shí)，將使得其它特征和優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的。
[0013]附圖簡述
[0014]以下詳細(xì)描述在結(jié)合附圖參考時(shí)可得到最佳的理解，附圖中:
[0015]圖1是具有與其耦合的示例性基于固態(tài)的存儲設(shè)備的示例性計(jì)算設(shè)備的框圖；
[0016]圖2是對固態(tài)存儲介質(zhì)的示例性初始測試的層級圖；
[0017]圖3是對由經(jīng)驗(yàn)地收集的性能數(shù)據(jù)通知的固態(tài)存儲介質(zhì)的示例性利用的層級圖；以及
[0018]圖4是對未經(jīng)測試的固態(tài)介質(zhì)的示例性利用的流程圖。
[0019]詳細(xì)描述
[0020]以下描述涉及通過根據(jù)經(jīng)驗(yàn)地推導(dǎo)出的能力對固態(tài)存儲介質(zhì)進(jìn)行寫扼制來獲得基于固態(tài)的存儲設(shè)備的許多益處，同時(shí)使與其相關(guān)聯(lián)的成本最小化。由于沒有原本在測試并隨后丟棄其能力不滿足嚴(yán)刻的制造商標(biāo)準(zhǔn)的固態(tài)存儲介質(zhì)中固有的浪費(fèi)，未經(jīng)測試的固態(tài)存儲介質(zhì)可被廉價(jià)地獲得。未經(jīng)測試的固態(tài)存儲介質(zhì)可通過測試過程來初始化，該測試過程可經(jīng)驗(yàn)地標(biāo)識出這樣的固態(tài)存儲介質(zhì)內(nèi)的各個(gè)體固態(tài)塊或塊分組的能力。這樣的經(jīng)驗(yàn)地獲得的能力信息可被利用來扼制數(shù)據(jù)被寫到固態(tài)存儲介質(zhì)的速度。通過扼制數(shù)據(jù)被寫到固態(tài)存儲介質(zhì)的速度，可利用更好質(zhì)量的固態(tài)塊，從而以降低的成本導(dǎo)致更好的存儲容量。此外，通過扼制數(shù)據(jù)被寫到固態(tài)存儲介質(zhì)的速度，固態(tài)存儲介質(zhì)的耐久性可被增加。該寫扼制可具有與數(shù)據(jù)可被寫到可在相似環(huán)境中利用的傳統(tǒng)磁性存儲介質(zhì)的速度等效的下限。固態(tài)存儲介質(zhì)可因此至少與競爭傳統(tǒng)磁性存儲介質(zhì)一樣快地寫數(shù)據(jù)，并且由于這樣的較慢的寫速度所固有的較大利用率，可與競爭傳統(tǒng)磁性存儲介質(zhì)一樣廉價(jià)。然而，該固態(tài)存儲介質(zhì)相比于競爭傳統(tǒng)磁性存儲介質(zhì)可顯著更快地使數(shù)據(jù)從其讀出，并且相比于競爭傳統(tǒng)磁性存儲介質(zhì)可更可靠、更功率高效、并且更耐久。經(jīng)驗(yàn)地標(biāo)識出的固態(tài)存儲介質(zhì)的能力可允許將各個(gè)體固態(tài)塊或各個(gè)體塊分組入倉到可包括不同性能閾值的倉(bin)中。對這樣的不同性能的倉的利用可基于標(biāo)識要被存儲在這樣的倉上的數(shù)據(jù)的各方面的元數(shù)據(jù)。任選地，這樣的倉可定義不同的邏輯存儲卷。
[0021]本文中描述的技術(shù)關(guān)注于但不限于基于固態(tài)的存儲設(shè)備。相反，以下描述的機(jī)制同等地適用于包括可具有不同能力的各個(gè)體單元的任何類型的存儲介質(zhì)，使得存儲介質(zhì)的制造商接受存儲介質(zhì)或由于僅個(gè)體單元中的一些個(gè)體單元的能力降低而丟棄存儲介質(zhì)的大部分，由此導(dǎo)致用于恢復(fù)丟棄的存儲介質(zhì)的制造花費(fèi)的高成本。
[0022]作為背景，對傳統(tǒng)的基于固態(tài)的存儲設(shè)備的生產(chǎn)也導(dǎo)致對被認(rèn)為具有不足以供后續(xù)轉(zhuǎn)售能力的固態(tài)材料的生產(chǎn)。因此，這些被認(rèn)為不能賣的材料的制造成本被合并到了其能力被發(fā)現(xiàn)足以供后續(xù)轉(zhuǎn)售的材料的銷售價(jià)格中，由此增加了那些材料的價(jià)格。更具體地并且如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將知曉的，諸如供在基于固態(tài)的存儲設(shè)備中使用的固態(tài)存儲介質(zhì)通常被生產(chǎn)在硅晶片或其他類似材料上。每一晶片的大小通常被設(shè)為適應(yīng)固態(tài)存儲介質(zhì)的多個(gè)“管芯”。這些管芯通過被稱為“切塊”的過程與晶片分離，并且隨后被封裝以供在例如基于固態(tài)的存儲設(shè)備中的后續(xù)利用。在將每一經(jīng)封裝的管芯用于這樣的存儲設(shè)備中之前，測試每一經(jīng)封裝的管芯以確保其能力滿足預(yù)定閾值。
[0023]固態(tài)存儲介質(zhì)管芯的經(jīng)測試的能力包括將存儲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)比特的各個(gè)體固態(tài)組件或“±夬”的性能、這樣的固態(tài)塊的耐久性和其他能力，諸如其電壓閾值、其保留力等等。例如，一些固態(tài)塊可能能夠比其他固態(tài)塊更快速地使數(shù)據(jù)寫到它們上。類似地，作為另一示例，一些固態(tài)塊可被預(yù)期能夠比其他固態(tài)塊經(jīng)歷更多重寫循環(huán)，并可由此被認(rèn)為具有更大的耐久性。通常，固態(tài)存儲介質(zhì)管芯被設(shè)計(jì)成具有限定的存儲能力，諸如例如一千兆字節(jié)。為了作為一千兆字節(jié)固態(tài)存儲芯片來銷售，經(jīng)封裝的管芯必須包括足夠量的固態(tài)塊來存儲值一千兆字節(jié)的數(shù)據(jù)，其中那些固態(tài)塊中的每一者已被確認(rèn)為至少具有閾值性能水平、閾值耐久性水平和其他類似的測試能力。如果經(jīng)封裝的管芯中不存在足夠的固態(tài)塊滿足那些閾值能力水平，例如如果不存在足夠的此類固態(tài)塊來存儲一千兆字節(jié)的數(shù)據(jù)，則那個(gè)經(jīng)封裝的管芯無法作為一千兆固態(tài)存儲芯片來銷售，并且可能只是被丟棄。即使在管芯確實(shí)具有滿足某一下閾值能力水平、有足夠的量來存儲值一千兆字節(jié)或更多的數(shù)據(jù)的固態(tài)塊的情況下，情況也是這樣的。
[0024]因此，固態(tài)存儲芯片的成本不僅基于與那個(gè)特定芯片相關(guān)聯(lián)的開銷和制造成本，而且還基于與其管芯由于缺少滿足閾值能力水平的足夠量的固態(tài)塊而被丟棄的所有芯片相關(guān)聯(lián)的成本。更具體地，固態(tài)存儲介質(zhì)(諸如前述被封裝在固態(tài)存儲芯片中的管芯)的定價(jià)是依據(jù)第一建立閾值能力水平來建立的，隨后標(biāo)識滿足這樣的閾值能力水平的某數(shù)量的固態(tài)存儲介質(zhì)，并隨后最終將這樣的固態(tài)存儲介質(zhì)的價(jià)格設(shè)置成使得以這樣的價(jià)格對滿足這樣的閾值能力水平的該數(shù)量的固態(tài)存儲介質(zhì)的銷售組足以覆蓋制造確實(shí)滿足該閾值能力水平的固態(tài)存儲介質(zhì)以及因不滿足這樣的閾值能力水平而被丟棄的固態(tài)存儲介質(zhì)兩者的制造成本。
[0025