Phison의 혁신적인 스마트 X 블록 SSD 컨트롤러

Phison이 더 큰 용량과 수명을 달성하기 위해 SSD 스토리지를 재구성한 방법

작가 저스티나 라이 | 2021년 7월 19일 | 모두, 기술

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더 빠른 액세스 속도, 더 낮은 전력 소비, 작은 폼 팩터 크기 및 더 큰 안정성이라는 이점을 통해 SSD가 시장에서 HDD를 대체하고 있다는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 또한 해마다 용량은 더 크고 GB 단위당 비용은 더 낮은 SSD의 시장 추세가 있습니다.

메모리 셀을 수직으로 쌓을 수 있는 3D 낸드 기술 덕분에 저장 장치를 여러 층으로 쌓아 각 저장 장치의 크기와 낸드의 용량을 늘릴 수 있습니다. 또한 TLC SSD는 훨씬 더 친근한 가격으로 더 안정적일 수 있습니다.

시장이 점점 더 높은 SSD 용량을 추구하고 있기 때문에 SSD 기술 개발의 선구자인 Phison은 SSD 제품에서 최고의 사용자 용량을 확보하기 위해 NAND 플래시 사용을 최적화하는 혁신적인 신기술을 계속 추구하고 있습니다.

과거에는 SSD 모듈의 각 플래시가 전체 용량을 달성하기에 충분한 양호한 블록을 확보하기 위해 Phison은 대량 생산 흐름에서 플래시 정렬을 사용했습니다. 그러나 플래시 정렬에는 시간이 걸리고 추가 비용이 필요합니다. 따라서 Phison은 슈퍼블록의 구성을 최적화하고 분류 프로세스 동안 시간과 비용을 절약하기 위해 Smart X Block이라는 새로운 방법론을 개발했습니다.

전통적인 슈퍼 블록 관리 알고리즘

이전에는 수퍼블록을 구성하는 데 사용된 방법은 각 평면에서 하나의 물리적 블록을 가져오는 것이었습니다.

모든 수퍼블록은 Plane0에서 Plane15까지 하나의 물리적 블록으로 구성됩니다. Plane0에는 N+2개의 양호한 블록(모든 평면 중에서 가장 낮은 양호한 블록 번호)만 있으므로 Plane0에 의해 제한되는 이 장치는 N+2개의 수퍼 블록만 만들 수 있습니다. Plane1~Plane15에 아직 좋은 블록이 많이 남아 있어도 이 블록은 장치의 용량을 늘리기 위한 슈퍼 블록을 만들지 못하고 예비 블록으로만 사용됩니다.

즉, 모든 평면 중 최소 양호 블록 수는 전체 수퍼 블록 수(장치 용량)를 제한합니다. 최소 양호한 블록 양이 총 용량 임계값보다 작으면 장치가 전체 용량을 달성하기에 충분한 슈퍼 블록을 생성할 수 없음을 의미합니다.

Phison은 좋은 블록 양에 따라 다른 등급의 플래시를 분류하고 좋은 블록 양이 전체 용량 임계값보다 큰 Bin1과 같이 더 높은 등급의 전체 용량 SSD를 만들곤 했습니다.

시간이 지남에 따라 SSD를 사용하는 동안 각 평면의 불량 블록이 점차 증가합니다. 플레인 중 하나라도 쓰기 방지 임계값에 도달하면 이 SSD는 쓰기 방지됩니다.

이 예에서 Plane1은 최대 불량 블록 양에 도달했습니다. Plane0 및 Plane2에서 Plane15까지는 여전히 많은 양의 좋은 블록이 남아 있지만 장치는 쓰기 방지 모드로 들어가고 다른 평면에 남아 있는 모든 좋은 블록은 더 이상 사용할 수 없습니다.

기존의 슈퍼블록은 플래시 블록 사용의 낭비를 초래했기 때문에 Phison은 이 문제를 극복하기 위해 새로운 기술을 개발했습니다.

Smart X Block 기술을 통한 슈퍼블록 관리

Smart X Block은 슈퍼블록이 구성되는 방식을 변경합니다. 이 새로운 펌웨어 아키텍처를 통해 Phison은 각 평면에서 물리적 블록을 가져올 필요가 없습니다. 그들의 펌웨어는 서로 다른 플레인에 걸쳐 수퍼블록을 구성할 수 있기 때문에 모든 플레인의 평균 양호한 블록 수가 전체 수퍼블록 수를 결정합니다. 즉, Smart X Block을 사용하면 모든 장치 평면에 걸쳐 최소 양호한 블록 양이 수퍼 블록 번호의 상한선이 되지 않습니다.

초기 평균 양호한 블록 수가 전체 용량 임계값보다 높으면 이 장치에는 전체 용량을 달성하기에 충분한 수퍼 블록이 있습니다. 평균 양호한 블록 수가 쓰기 방지 임계값 미만으로 유지되는 경우에만 장치가 새 방법으로 쓰기 방지되지 않습니다.

Smart X Block은 쓰기 보호가 트리거되기 전에 각 플레인의 모든 블록이 완전히 활용되기 때문에 SSD의 수명을 연장하고 블록 낭비를 줄입니다.

Phison이 다시 한 번 선두를 차지합니다.

더 높은 SSD 용량을 달성하기 위한 경쟁에서 선두를 유지하기 위해 Phison은 새로운 Smart X Block 기술을 개발하여 플래시 사용을 최대화하고 플래시 정렬 프로세스를 구현하지 않고도 최대 사용자 용량을 달성했습니다. Smart X Block을 사용하면 플래시 사용을 최적화하고 SSD 수명을 늘리는 수퍼 블록을 보다 유연하게 구성할 수 있습니다.