通過寫扼制的廉價固態存儲的制作方法
【專利說明】通過寫扼制的廉價固態存儲
[0001 ]
[0002]現代存儲介質不僅包括按物理順序方式存儲數據的介質(諸如傳統的磁性和光存儲介質)，而且還包括按物理隨機方式存儲數據的介質(諸如基于固態的存儲介質)。這樣的物理隨機介質允許任何一個數據塊與任何其他數據塊一樣高效地被訪問。現今普遍可用的各存儲介質之間的這些和其他物理區別導致在容量、屬性和性能方面不同的存儲介質。例如，磁性和光學介質要求讀寫裝置，該讀寫裝置物理地從設備頭的物理位置移動到塊的物理位置。因此，這樣的存儲介質可讀或寫數據的速度取決于數據在該介質上的位置的鄰近度，因為設備頭必須從一個位置物理地轉移到另一位置。相反，固態存儲介質可通過電子信號讀和寫數據，而無需任何物理移動的部件。結果，存儲在這樣的介質上的數據可以用不取決于數據的特定位置的效率被寫或讀在旋轉介質上。
[0003]從數據中心環境內的使用角度來說，固態存儲介質被認為具有由于磁性存儲介質的特定性能優點。例如，固態存儲介質一般被認為比磁性存儲介質更功率高效、更耐久且更不易造成物理紊亂和故障，因為如先前所指示的，固態存儲介質可不包括移動部件。這樣的優點可能在數據中心環境中是重要的，其中以較高的溫度操作這樣的數據中心可導致由冷卻裝置的更少能量利用引起的貨幣節省，并且其中固態存儲介質的增加的功率效率可導致由存儲介質本身的更少能量利用引起的進一步貨幣節省。此外，固態存儲介質一般被認為能夠比磁性存儲介質更快速地讀和寫數據，這可在數據中心環境以及其他計算環境中提供益處。
[0004]不幸地是，對于給定量的存儲容量，固態存儲介質通常比磁性存儲介質貴幾個量級。這樣的費用在很大程度上由固態存儲介質的封裝方面的低效造成。具體地，固態存儲介質包括存儲數據比特的各個基于晶體管的塊。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管芯片。每一管芯可包括上千或甚至上百萬個這樣的塊，并且一個或多個管芯可形成基于固態的存儲介質的基礎。各個體固態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。在用管芯構建基于固態的存儲介質時，管芯故障(包括實現特定性能或耐久性閾值的故障)可導致整個基于固態的存儲介質被認為不適于轉售。這樣的嚴苛標準可導致顯著的浪費，從而增加固態存儲介質的成本。
[0005]挺述
[0006]在一個實施例中，固態存儲介質可以是未經測試的，并且由此可包括可具有不同能力的固態塊。這樣的未經測試的固態存儲介質比通常可用的基于固態的存儲介質便宜幾個量級，因為這樣的通常可用的固態存儲介質的價格考慮了被制造但由于在測試后發現的不充足的能力而沒有被銷售的大比例的固態存儲介質。
[0007]在另一實施例中，初始測試可對包括可具有不同能力的固態塊的固態存儲介質執行。這樣的初始測試可經驗地標識出每一固態塊或各個體塊分組的能力，并且可這樣的信息以通知對固態存儲介質的后續利用。
[0008]在進一步實施例中，數據被寫到固態存儲介質的速度可根據經驗地標識出的固態存儲介質的能力被扼制(throttle)。通過扼制數據被寫到固態存儲介質的速度，某些固態塊可能沒有被利用到其完整性能潛力的地步，但更大量的固態塊可被利用，從而導致更大的存儲容量。此外，通過扼制數據被寫到固態存儲介質的速度，固態存儲介質的耐久性可被增加。
[0009]在又一實施例中，對數據被寫到固態存儲介質的速度的扼制可具有與數據可被寫到類似環境中可利用的傳統磁性存儲介質的速度相當的下限。固態存儲介質可因此至少與競爭傳統磁性存儲介質一樣快地寫數據，并且由于這樣的較慢的寫速度所固有的較大利用率，可與競爭傳統磁性存儲介質一樣廉價。然而，該固態存儲介質相比于競爭傳統磁性存儲介質可顯著更快地使數據從其讀出，并且相比于競爭傳統磁性存儲介質可更可靠、更功率高效、并且更耐久。
[0010]在又一實施例中，經驗地標識出的固態存儲介質的能力可允許將各個體固態塊或各個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識要被存儲在這樣的倉上的數據的各方面的元數據。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描述中進一步描述的一些概念。本概述并不旨在標識所要求保護主題的關鍵特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保護主題的范圍。
[0012]當參考附圖閱讀以下詳細描述時，將使得其它特征和優點是顯而易見的。
[0013]附圖簡述
[0014]以下詳細描述在結合附圖參考時可得到最佳的理解，附圖中:
[0015]圖1是具有與其耦合的示例性基于固態的存儲設備的示例性計算設備的框圖；
[0016]圖2是對固態存儲介質的示例性初始測試的層級圖；
[0017]圖3是對由經驗地收集的性能數據通知的固態存儲介質的示例性利用的層級圖；以及
[0018]圖4是對未經測試的固態介質的示例性利用的流程圖。
[0019]詳細描述
[0020]以下描述涉及通過根據經驗地推導出的能力對固態存儲介質進行寫扼制來獲得基于固態的存儲設備的許多益處，同時使與其相關聯的成本最小化。由于沒有原本在測試并隨后丟棄其能力不滿足嚴刻的制造商標準的固態存儲介質中固有的浪費，未經測試的固態存儲介質可被廉價地獲得。未經測試的固態存儲介質可通過測試過程來初始化，該測試過程可經驗地標識出這樣的固態存儲介質內的各個體固態塊或塊分組的能力。這樣的經驗地獲得的能力信息可被利用來扼制數據被寫到固態存儲介質的速度。通過扼制數據被寫到固態存儲介質的速度，可利用更好質量的固態塊，從而以降低的成本導致更好的存儲容量。此外，通過扼制數據被寫到固態存儲介質的速度，固態存儲介質的耐久性可被增加。該寫扼制可具有與數據可被寫到可在相似環境中利用的傳統磁性存儲介質的速度等效的下限。固態存儲介質可因此至少與競爭傳統磁性存儲介質一樣快地寫數據，并且由于這樣的較慢的寫速度所固有的較大利用率，可與競爭傳統磁性存儲介質一樣廉價。然而，該固態存儲介質相比于競爭傳統磁性存儲介質可顯著更快地使數據從其讀出，并且相比于競爭傳統磁性存儲介質可更可靠、更功率高效、并且更耐久。經驗地標識出的固態存儲介質的能力可允許將各個體固態塊或各個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識要被存儲在這樣的倉上的數據的各方面的元數據。任選地，這樣的倉可定義不同的邏輯存儲卷。
[0021]本文中描述的技術關注于但不限于基于固態的存儲設備。相反，以下描述的機制同等地適用于包括可具有不同能力的各個體單元的任何類型的存儲介質，使得存儲介質的制造商接受存儲介質或由于僅個體單元中的一些個體單元的能力降低而丟棄存儲介質的大部分，由此導致用于恢復丟棄的存儲介質的制造花費的高成本。
[0022]作為背景，對傳統的基于固態的存儲設備的生產也導致對被認為具有不足以供后續轉售能力的固態材料的生產。因此，這些被認為不能賣的材料的制造成本被合并到了其能力被發現足以供后續轉售的材料的銷售價格中，由此增加了那些材料的價格。更具體地并且如本領域的技術人員將知曉的，諸如供在基于固態的存儲設備中使用的固態存儲介質通常被生產在硅晶片或其他類似材料上。每一晶片的大小通常被設為適應固態存儲介質的多個“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的存儲設備中的后續利用。在將每一經封裝的管芯用于這樣的存儲設備中之前，測試每一經封裝的管芯以確保其能力滿足預定閾值。
[0023]固態存儲介質管芯的經測試的能力包括將存儲數字數據比特的各個體固態組件或“±夬”的性能、這樣的固態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，一些固態塊可能能夠比其他固態塊更快速地使數據寫到它們上。類似地，作為另一示例，一些固態塊可被預期能夠比其他固態塊經歷更多重寫循環，并可由此被認為具有更大的耐久性。通常，固態存儲介質管芯被設計成具有限定的存儲能力，諸如例如一千兆字節。為了作為一千兆字節固態存儲芯片來銷售，經封裝的管芯必須包括足夠量的固態塊來存儲值一千兆字節的數據，其中那些固態塊中的每一者已被確認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。如果經封裝的管芯中不存在足夠的固態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塊來存儲一千兆字節的數據，則那個經封裝的管芯無法作為一千兆固態存儲芯片來銷售，并且可能只是被丟棄。即使在管芯確實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或更多的數據的固態塊的情況下，情況也是這樣的。
[0024]因此，固態存儲芯片的成本不僅基于與那個特定芯片相關聯的開銷和制造成本，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塊而被丟棄的所有芯片相關聯的成本。更具體地，固態存儲介質(諸如前述被封裝在固態存儲芯片中的管芯)的定價是依據第一建立閾值能力水平來建立的，隨后標識滿足這樣的閾值能力水平的某數量的固態存儲介質，并隨后最終將這樣的固態存儲介質的價格設置成使得以這樣的價格對滿足這樣的閾值能力水平的該數量的固態存儲介質的銷售組足以覆蓋制造確實滿足該閾值能力水平的固態存儲介質以及因不滿足這樣的閾值能力水平而被丟棄的固態存儲介質兩者的制造成本。
[0025