Phison の革新的な Smart X Block SSD コントローラー

Phison は SSD ストレージをどのように再考して容量と寿命の向上を実現したか

Author ジャスティナ・ライ | 2021年7月19日 | 全て, テクノロジー

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アクセス速度の高速化、消費電力の低減、フォームファクタの小型化、信頼性の向上といった利点があるため、SSD が市場で HDD に取って代わられるのは当然のことです。さらに、SSD の市場トレンドは年々、大容量化と GB 単位あたりのコストの低下です。

メモリセルの垂直積層を可能にする 3D NAND テクノロジーのおかげで、記憶ユニットを複数の層に積層することができ、各記憶ユニットのサイズと NAND 内の容量が増加します。さらに、TLC SSD は、より手頃な価格で信頼性を高めることができます。

市場はますます大容量の SSD を追い求めているため、ファイソンは SSD テクノロジー開発のパイオニアとして、SSD 製品で最大のユーザー容量を獲得するために NAND フラッシュの使用を最適化する革新的な新テクノロジーを追求し続けています。

以前は、SSD モジュール上の各フラッシュに全容量を達成するのに十分な良好なブロックがあることを確認するために、Phison は量産フローでフラッシュソーティングを使用していました。ただし、フラッシュソーティングには時間がかかり、追加のコストがかかります。したがって、Phison は、スーパーブロックの構成を最適化し、並べ替えプロセス中の時間とコストを節約するために、Smart X Block と呼ばれる新しい方法論を開発しました。

従来のスーパーブロック管理アルゴリズム

以前は、スーパーブロックを構成するために使用される方法は、各プレーンから 1 つの物理ブロックを取得することでした。

すべてのスーパーブロックは、Plane0 から Plane15 までの 1 つの物理ブロックで構成されます。 Plane0 には N+2 個のグッドブロックしかないため (これは、すべてのプレーンの中で最も低いグッドブロック番号です)、このデバイスは、Plane0 による制限に従って、N+2 個のスーパーブロックのみを作成できます。 Plane1 から Plane15 にまだ多くの良好なブロックが残っている場合でも、これらのブロックはデバイスの容量を増やすためのスーパーブロックを作成できず、予備ブロックとしてのみ使用されます。

言い換えれば、すべてのプレーンの最小の良好なブロック量によって、全体のスーパーブロック数 (デバイス容量) が制限されます。最小正常ブロック量が総容量しきい値よりも小さい場合、デバイスが全容量を達成するのに十分なスーパーブロックを作成できないことを意味します。

Phison は、良好なブロック量に応じてさまざまなグレードのフラッシュを分類し、良好なブロック量が全容量しきい値を超える Bin1 など、より高いグレードの全容量 SSD を作成していました。

SSD の使用中に時間の経過とともに、各プレーンの不良ブロックが徐々に増加します。いずれかのプレーンが書き込み禁止のしきい値に達すると、この SSD は書き込み禁止になります。

この例では、Plane1 が最大不良ブロック量に達しています。 Plane0 と Plane2 ～ Plane15 にはまだ多くの良好なブロックが残っていますが、デバイスは書き込み保護モードになり、他のプレーンに残っているすべての良好なブロックは使用できなくなります。

従来のスーパーブロックではフラッシュブロックの使用に無駄が生じるため、Phison はこの問題を克服する新しいテクノロジーを開発しました。

Smart X Block テクノロジーによるスーパーブロック管理

スマート X ブロックは、スーパーブロックの構成方法を変更します。この新しいファームウェアアーキテクチャにより、Phison は各プレーンから物理ブロックを取得する必要がなくなります。ファームウェアは異なるプレーンにまたがってスーパーブロックを構成できるため、すべてのプレーンからの正常なブロックの平均数が全体のスーパーブロック数を決定します。言い換えれば、Smart X ブロックでは、すべてのデバイスプレーンにわたる最小のグッドブロック量がスーパーブロック数の上限にはなりません。

初期の平均正常ブロック数が全容量しきい値より大きい場合、このデバイスには全容量を達成するのに十分なスーパーブロックがあります。新しい方法では、平均正常ブロック数が書き込み保護しきい値未満のままである場合にのみ、デバイスが書き込み保護されなくなります。

スマート X ブロックは、書き込み保護がトリガーされる前に各プレーンのすべてのブロックが完全に使用されるため、SSD の寿命を延長し、ブロックの無駄を削減します。

フィソンが再びリード

より高い SSD 容量を実現する競争でリードを維持するために、Phison は、フラッシュのソートプロセスを実装せずにフラッシュの使用量を最大化し、最大のユーザー容量を達成する新しい Smart X ブロックテクノロジーを開発しました。 Smart X Block を使用すると、フラッシュの使用を最適化し、SSD の寿命を延ばすスーパーブロックを構成するためのより柔軟な方法が可能になります。