[发明专利]由NAND闪存控制器实现的电镜像

说明书

提供通过非易失性存储系统中的存储控制器实现的电镜像的系统、装置和方法。在一个实施例中，非易失性存储系统可以包括多个非易失性存储设备和一个存储控制器。存储控制器可以被配置为执行电镜像配置过程，该过程包括：确定非易失性存储系统的系统拓扑和哪些目标位于镜像非易失性存储设备中；在存储控制器中为所述多个非易失性存储设备中的所有镜像非易失性存储设备中的所有目标设置相应的寄存器位。

技术领域

本公开涉及NAND闪存控制器的架构和实现，尤其涉及多分支多负载NAND接口拓扑，其中多个NAND闪存设备与NAND控制器共享公共数据总线。

背景技术

固态硬盘(SSD)的出现在一定程度上推动了现代计算系统的发展，固态硬盘(SSD)的速度和延迟性能比传统硬盘更高。与依靠磁性来存储数据的硬盘不同，固态硬盘使用NAND闪存设备来实现数据存储。NAND闪存设备是通过先进的工艺和组装技术制造的集成电路系列，可实现多层存储单元垂直堆叠到较小的封装中，从而实现高存储容量。

典型的SSD由一个控制器和多个NAND闪存设备组成，这些设备放置在印刷电路板(PCB)上并通过它进行连接，并且具有各种消费者或企业类应用的标准尺寸。控制器和NAND闪存设备之间的接口分组为通道，现代控制器通常具有4、8或16个NAND通道。为了实现更高的存储容量，SSD需要将更多的NAND闪存设备集成到PCB中，从而导致多个NAND设备共享一个通道。结果，对于高密度固态硬盘的设计，通常采用多负载或多点PCB拓扑。

发明内容

无论是在M.2还是U.2封装(form factor)的典型高容量SSD多负载PCB，通常都采用所谓的NAND闪存设备的翻盖(clamshell)拓扑。在这种拓扑中，PCB一侧的NAND设备可以与另一侧的NAND设备完全重叠。因为NAND设备的引脚可能位于NAND设备的一侧，两个NAND设备之一可以翻转安装和放置。翻转的NAND设备的引脚顺序会与非翻转的NAND设备的引脚顺序完全镜像。例如，就DQ[0…7]的八位数据总线的基于零的索引而言，这意味着翻转的NAND设备的DQ[0]将与非翻转的NAND的DQ[7]对齐，翻转的NAND设备的DQ[1]将与非翻转的NAND设备的DQ[6]对齐，依此类推。

但是，这种设置给PCB布图和信号完整性带来了挑战。例如，翻转的NAND设备和非翻转的NAND设备的相同DQ引脚将始终相对于NAND设备的中心线处于镜像对称位置。即，例如，翻转的NAND设备的DQ[0]和非翻转的NAND设备的DQ[0]将相对于NAND设备的中心线位于对称位置的相对侧。翻转的NAND设备的DQ[1]和非翻转的NAND设备的DQ[1]将相对于NAND设备的中心线位于对称位置的相对侧，以此类推。结果，如果按照翻盖拓扑摆放的两个NAND设备共享一个通道，则相同的两个DQ引脚(例如，翻转的NAND设备的DQ[0]和非翻转的NAND设备的DQ[0])沿NAND设备中心线放置的多个通孔正常连接，从通孔到引脚将有两条相对较长的走线。这些走线长度通常在300-mil(密耳)至500-mil的范围内。另一方面，高速NAND接口的信号完整性规范要求这些走线长度要尽可能短，最大长度应小于200-mil。具有如此长的走线长度往往会导致NAND性能下降一到两个速度等级，这对于电容负载较重的高容量NAND设备而言尤其是挑战。

解决信号完整性下降问题的一种方法可能是为同一NAND设备设置两组引脚图(pin map)：常规引脚图和倒转引脚图。倒转引脚图可以具有倒转的数据引脚顺序。也就是说，可以将倒转引脚图中的DQ[7]数据引脚设置在常规引脚图中DQ[0]数据引脚的位置，将倒转引脚图中的DQ[6]数据引脚设置在常规引脚图中DQ[1]数据引脚的位置，依此类推。因此，具有常规引脚图的NAND设备可以与具有倒转引脚图的NAND设备匹配，并且两个NAND设备的数据引脚可以在PCB的两侧匹配和镜像。这将使通孔设置在引脚旁边，并且可以将一条约20-mil长的非常短的走线从通孔布线到数据引脚。该解决方案将大大提高PCB布图质量并解决上述信号完整性下降的问题，以帮助使系统达到更高的NAND接口速度。倒转或镜像NAND数据引脚顺序的这种技术可以称为电镜像。