[发明专利]一种提升SSD工作温度范围的方法及系统

说明书

本申请公开了一种提升SSD工作温度范围的方法及系统，首先获取待写入的数据和SSD的工作环境温度，然后将SSD的工作环境温度与预设温度范围比较，根据比较结果，将待写入的数据写入SSD的NAND FLASH中，读取NAND FLASH中的存储的数据，最后对数据进行数据纠错操作，并且选择合适的数据复读策略对纠错未成功的数据进行数据复读操作，减少数据纠错的次数。本申请实施例中的方法及系统，可以较精确预估温度对NAND FLASH存储单元的阈值电压的影响，从而选择最合适的数据复读操作纠错方案，快速完成数据纠错，减少用户对性能感知的影响，使NAND FLASH可以工作在更大范围的工作温度，从而提升SSD的整体工作温度。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种提升SSD工作温度范围的方法及系统。

背景技术

SSD(Solid State Disk，固态硬盘)是用固态电子存储芯片为存储介质的硬盘，由控制器单元和存储单元组成。存储单元中NAND FLASH为使用最为广泛的存储介质。通常SSD控制器芯片工作温度可以达到-40度～85度或甚至更高的工作温度范围；而NANDFLASH芯片由于工艺制程不断演进和更新，目前最新的3D制程NAND FLASH工作温度范围只有0～70度。而组成SSD的其他无源器件(如：电阻、电容、晶体等)和有源器件(电源芯片、传感器芯片)基本都可以满足-40度～85度及以上温度范围，所以NAND FLASH的工作温度范围已成为SSD适应更宽温度场景的瓶颈，比如：在工业级应用场景和在军民融合应用场景中。

NAND FLASH的工作温度对NAND FLASH的存储数据的性能影响较大，因为，在低温条件下，本征半导体由于电子获取外部热能太少，较难摆脱原子核束缚，本征载流子非常少，半导体主要依靠掺杂的杂质电离提供载流子，半导体通流能力差；高温条件，由于半导体杂质受温度影响，杂质基本全部电离，杂质载流子显著增加。而本征半导体受温度影响，电子获取外部温度能量，随温度增加快速脱离原子核束缚，形成载流子；高温条件下半导体通流能力显著增加；所以，半导体材质的温度特质为：随温度增加电阻越小，通过电流能力越强；NAND FLASH存储数据原理是依靠的浮栅场效应管结构在浮栅中充入一定电荷后，外部栅极未接入电压也能依靠浮栅电荷与源极形成电压差，使漏极呈现不同电平，以不同电平来实现数据存储。因浮栅充电电荷数量完全由源极流向漏极的电流和充电时间决定的，而温度又影响了半导体材质的通流能力，所以温度将影响NANDFLASH浮栅的充电电荷数，呈现充电温度越低，浮栅充电电荷数越少，在数据读取时栅极与源极电压越低，漏极导通电阻偏大，漏极电压越高；充电温度越高，浮栅充电电荷数越多，在数据读取时栅极与源极电压越高，漏极导通电阻偏小，漏极电压越低；并且在相同的浮栅电荷数，漏极与源极之间的电压也会随温度而变化，工作温度越低，漏极和源极之间电流越少，电阻越大，漏极电压越高；工作温度越高，漏极和源极之间电流越大，电阻越小，漏极电压越低；所以，在NAND FLASH数据写入和数据读取时温度都将影响Cell漏极电压，Cell的漏极电压与常温条件相比发生偏移，在高温下漏极电压偏低，在低温下漏极电压偏高。

目前，为生产满足-40度～85度工作温度的工业等级SSD，行业通常做法主要包括两种：一种是使用老制程的2D NAND FLASH，并且NAND FLASH规格支持-40～85度工作温度，这种方法主要用于工业温度等级的盘片生产；另一种是使用普通消费级0～70度工作温度的颗粒，SSD生产测试使用高低温环境试验进行筛选，运行业务读写，筛选满足温度要求的颗粒和盘片。