專利名稱：具有芯片使能信號擴展的存儲系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及存儲器、存儲系統(tǒng)領域。具體地，本實用新型涉及減少存儲器控制器的管腳數(shù)量，并提高存儲器控制器可操作的存儲器芯片的數(shù)量。
背景技術：
隨著SSD (Solid-State Drive,固態(tài)硬盤)技術的發(fā)展，由控制器和Flash芯片組成的存儲系統(tǒng)中需要容納越來越多的Flash芯片，而在單一 Flash芯片內也通過可堆疊封裝技術包括了多個管芯(DIE)?；贜AND FLASH的SSD技術在ー個系統(tǒng)內使用具有多使能信號的多個NAND FLASH芯片來提高產品容量和性能。由于NAND Flash芯片上的每個管芯都具有芯片使能(Chip Enable, CE)端ロ，并且在操作每個管芯時，要向其施加單獨的CE 信號，以同存儲系統(tǒng)中的其它芯片/管芯的操作相區(qū)分，因而眾多的CE信號需要消耗存儲器控制器的大量的IO端ロ資源。圖I為現(xiàn)有技術中NAND閃存控制器和NAND閃存(FLASH)組成的SSD存儲系統(tǒng)的示意圖。圖I的存儲系統(tǒng)中其包闊ー個或多個存儲器控制器101和多個閃存通道102、103，每個閃存通道上包括一片或多片閃存芯片(未示出)。在圖I的存儲系統(tǒng)中，還包括連接存儲器控制器101和閃存通道102上的多個閃存芯片或閃存管芯的芯片使能(CE)信號線，在圖I中用“閃存通道1-CE1”和“閃存通道1-CEn”指出，以及連接存儲器控制器101和閃存通道103上的多個閃存芯片或閃存管芯的芯片使能(CE)信號線，在圖I中用“閃存通道m(xù)-CEl”和“閃存通道m(xù)-CEn”指出。圖I的存儲系統(tǒng)還包括連接存儲器控制器101和閃存通道102、103的數(shù)據(jù)和除芯片使能信號線之外的控制信號線，在圖I中用“數(shù)據(jù)和控制”指出。在圖I的方案中，閃存通道102與103共用相同的“數(shù)據(jù)和控制”信號線。圖I的例子中，一個存儲器控制器連接有m個閃存通道，當每個閃存通道上有I個閃存芯片，而每個Flash芯片包含n個管芯，并每個管芯具有自己的I個芯片選擇(CE)端ロ時，則存儲器控制器需要提供的CE信號的數(shù)量為n*m。這將至少消耗掉存儲器控制器數(shù)量為n*m的IO管腳資源，并增大了存儲系統(tǒng)電路的面積。

實用新型內容提供了ー種存儲系統(tǒng)，包括存儲器控制器，第一存儲器芯片，信號擴展器；所述存儲器控制器耦合到所述信號擴展器；所述第一存儲器芯片包括第一管芯與第二管芯，所述第一管芯具有第一使能端ロ，所述第二管芯具有第二使能端ロ ；所述信號擴展器連接到所述第一使能端口和所述第二使能端ロ，以向所述第一管芯和所述第二管芯發(fā)送獨立的使能信號。還提供了ー種存儲系統(tǒng)，包括存儲器控制器，第一存儲器芯片，第二存儲器芯片，信號擴展器；所述存儲器控制器連接到所述信號擴展器；[0011]所述第一存儲器芯片具有第一使能端口，所述第二存儲器芯片具有第二使能端Π ；所述信號擴展器連接到所述第一使能端口和所述第二使能端口，以向所述第一存儲器芯片和所述第二存儲器芯片發(fā)送獨立的使能信號。還提供了一種存儲系統(tǒng)，包括存儲器控制器、第一存儲器芯片、第二存儲器芯片以及信號擴展器；所述存儲器控制器串行連接到所述信號擴展器；所述第一存儲器芯片包括第一管芯與第二管芯；所述第二存儲器芯片包括第三管芯與第四管芯；所述第一管芯具有第一使能端口，所述第二管芯具有第二使能端口，所述第三管芯第三使能端口，所述第四管芯具有第四使能端口 ；所述信號擴展器連接到所述第一使能端口、所述第二使能端口、所述第三使能端口、所述第四使能端口，以向所述第一管芯、所述第二管芯、所述第三管芯和所述第四管芯發(fā)送獨立的使能信號。

當連同附圖閱讀時，通過參考后面對示出性的實施例的詳細描述，將最佳地理解本實用新型以及優(yōu)選的使用模式和其進一步的目的和優(yōu)點，其中附圖包括圖I是為現(xiàn)有技術中NAND閃存控制器和NAND閃存組成的SSD存儲系統(tǒng)的示意圖；圖2提供了本實用新型的第一實施例的存儲系統(tǒng)；圖3是采用移位寄存器來擴展芯片使能(CE)信號的實施例的原理圖；圖4是采用可編程邏輯器件來擴展芯片使能(CE)信號的實施例的原理圖。
具體實施方式
圖2提供了本實用新型的第一實施例。圖2的存儲系統(tǒng)中其包含存儲器控制器201和閃存通道I (202)到閃存通道m(xù) (203),每個閃存通道上包括一片或多片閃存芯片(未示出)。在圖2的存儲系統(tǒng)中，還包括CE擴展器204。CE擴展器204連接到存儲器控制201。CE擴展器204與存儲器控制器201的連接，可通過例如CE數(shù)據(jù)信號線和CE控制信號線。也可以通過IIC、UART, LIN等通信協(xié)議在CE擴展器204與存儲器控制器201之間傳輸數(shù)據(jù)。在圖I的實施例中，閃存通道202與203共用的數(shù)據(jù)和除芯片使能之外的控制信號線。CE擴展器204通過多條芯片使能(CE)信號線，與閃存通道I (202)到閃存通道m(xù) (203)上的多個閃存芯片或閃存管芯的芯片使能(CE)端口相連接，這些芯片使能(CE)信號線在圖2中用“閃存通道1-CE1”、“閃存通道Ι-CEn”、“閃存通道m(xù)-CEl”以及“閃存通道m(xù)-CEn” 指出。在圖2的實施例中，存儲系統(tǒng)中有m個閃存通道,每個閃存通道上有I個閃存芯片，每個閃存芯片包含η個管芯以及與該η個管芯相對應的η個芯片使能(CE)端口，因而總共需要用到n*m個CE信號線。將這些n*m個CE信號端口均連接到CE擴展器204，而CE擴展器204與存儲器控制器201之間通過較少的信號線進行通信(例如，本實施例中的CE數(shù)據(jù)信號線和CE控制信號線)。例如，存儲器控制器201向CE擴展器204指示要使能閃存通道203上的第一個閃存芯片的第一管芯，則CE擴展器204在相應的“閃存通道m(xù)-CEl”芯片使能信號線上產生有效的使能信號，而在其他芯片使能信號線上不產生有效的使能信號。下面，將更加詳細地介紹存儲器控制器控制CE擴展器與多個閃存通道之間傳遞CE信號的方式。圖3是采用移位寄存器來擴展芯片使能(CE)信號的實施例的原理圖。圖3的存儲系統(tǒng)包括存儲器控制器301，移位寄存器302、303，以及閃存304、305、306、307。閃存304-307的數(shù)據(jù)和除芯片使能(CE)之外的控制信號分別連接在一起，并連接到存儲器控制器301。存儲器控制器301還連接到移位寄存器302以及移位寄存器303。移位寄存器302的輸出端口 Q0-Q7分別連接到閃存304的四個芯片使能(CE)端口 CE1-CE4以及閃存305的四個芯片使能(CE)端口 CE1-CE4，以分別控制閃存304中的4個管芯和閃 存305中的4個管芯。移位寄存器303的輸出端口 Q0-Q7分別連接到閃存306的四個芯片使能(CE)端口 CE1-CE4以及閃存307的四個芯片使能(CE)端口 CE1-CE4，以分別控制閃存306中的4個管芯和閃存307中的4個管芯。移位寄存器302與移位寄存器303以級聯(lián)方式連接，使得移位寄存器303可接收移位寄存器302的移位輸出信號。移位寄存器302和303具體可以為74HC595芯片。例如，當要選擇閃存304的第一閃存管芯(對應于芯片使能端口 CEl)進行操作時，通過SHCP時鐘，將8bit的數(shù)據(jù)“1000 0000”通過DS裝載到移位寄存器302，再通過STCP時鐘，將裝載到移位寄存器302的數(shù)據(jù)，輸出到移位寄存器302的Q0-Q7端口，從而在閃存304的CEl端口施加有效的使能信號，繼而，可對閃存304的第一管芯進行讀寫操作。類似地，閃存控制器通過將8比特數(shù)據(jù)“0000 0001”裝載到移位寄存器302并輸出給閃存304、305，可以在閃存305的CE4端口施加有效的使能信號。由于移位寄存器302和303級聯(lián)，存儲器控制器也可將16比特數(shù)據(jù)“0000 00000001 0000”施加給移位寄存器302和303，使得在閃存306的CE4端口上施加有效的使能信號。以此方式，通過使用存儲器控制器301的3個IO端口，可控制閃存304-307的16個芯片使能(CE)端口。在上面的例子中，閃存304-307的芯片使能端口中每次只有一個端口被施加有效的使能信號?？蛇x地，可以將閃存304與305的數(shù)據(jù)和除芯片使能以外的其他控制端口連接在一起，并連接到存儲器控制器301，以及將閃存306、307的數(shù)據(jù)和除芯片使能以外的其他控制端口連接在一起，并連接到存儲器控制器301，使得存儲器控制器301可以同時向閃存組304、305和閃存組306、307發(fā)送不同的數(shù)據(jù)和控制信號。在此情況下，存儲器控制器301可通過向移位寄存器302、303提供16比特數(shù)據(jù)“0001 0000 0100 0000”，以同時向閃存304的CE4端口和閃存306的CE2端口發(fā)送使能信號，繼而同時對閃存304的第四管芯和閃存306的第2管芯進行操作。圖4是采用可編程邏輯器件來擴展芯片使能(CE)信號的實施例的原理圖。圖4的存儲系統(tǒng)包括存儲器控制器401，可編程邏輯器件402，以及閃存404、405、406,407o閃存404-407的數(shù)據(jù)和除芯片使能(CE)之外的控制端口分別連接在一起，并連接到存儲器控制器401。存儲器控制器401還連接到可編程邏輯器件402?？删幊踢壿嬈骷?02的輸出端口 Q0-Q15分別連接到閃存404-407的芯片使能(CE)端口 CE1-CE4，以分別控制閃存404-407的每一個中的4個管芯。可編程邏輯器件402具體可以為例如FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列，F(xiàn)ield Programmable Gate Array)、CPLD (復雜可編程邏輯器件，ComplexProgrammable Logic Device)、EPLD (可擦除可編程邏輯器件，Erasable ProgrammableLogic Device)等。存儲器控制器401可通過向可編程邏輯器件402的數(shù)據(jù)端口(D0-D4)和/或命令端口(CMD)將可編程邏輯器件的輸出端口 Q0-Q15中的特定端口設置為有效。例如，將Ql端口設置為有效，繼而可向閃存404-407同時發(fā)送數(shù)據(jù)和除芯片使能(CE)之外的控制信號。由于僅同可編程邏輯器件402的Ql端口相連接的閃存404的CEl端口接收到有效的芯片使能信號，因而，僅閃存404的第一管芯被操作，而不會干擾閃存404的其他管芯，也不會干擾閃存405-407。雖然圖4中給出了可編程邏輯器件402連接16個芯片使能(CE)信號的實施例， 所屬領域技術人員將意識到可通過可編程邏輯器件輸出其他任意數(shù)量的芯片使能信號，并控制相應數(shù)量的閃存和/或閃存管芯。以及，通過將閃存404和406的數(shù)據(jù)和除芯片使能之外的控制端口分別連接到存儲器控制器401，而閃存404和閃存405共用數(shù)據(jù)和除芯片使能之外的控制端口，閃存406和407共用數(shù)據(jù)和除芯片使能之外的控制端口，存儲器控制401可以設置可編程邏輯器件的Ql和Q9端口同時輸出有效信號，繼而可同時訪問閃存404的管芯I和閃存406的管芯2。所屬領域技術人員將意識到，本實用新型包括但不局限基于以下方式從存儲器控制器向10擴展器傳輸數(shù)據(jù)基于串行協(xié)議(IIC、SPI、UART, LVDS等)、基于可編程邏輯器件(CPLD、FPGA等)、基于普通邏輯器件(移位寄存器等)。顯然，所屬領域技術人員也將意識到本實用新型所提供的方案也可以應用于NOR閃存或聚合物存儲器等其他類型的存儲介質。已經為了示出和描述的目的而展現(xiàn)了對本實用新型的描述，并且不旨在以所公開的形式窮盡或限制本實用新型。對所屬領域技術人員，許多調整和變化是顯而易見的。
權利要求1.ー種存儲系統(tǒng)，包括存儲器控制器，第一存儲器芯片，信號擴展器； 所述存儲器控制器耦合到所述信號擴展器； 所述第一存儲器芯片包括第一管芯與第二管芯，所述第一管芯具有第一使能端ロ，所述第二管芯具有第二使能端ロ； 所述信號擴展器連接到所述第一使能端口和所述第二使能端ロ，以向所述第一管芯和所述第二管芯發(fā)送獨立的使能信號。
2.根據(jù)權利要求I所述的存儲系統(tǒng)， 所述第一管芯的數(shù)據(jù)端口和所述第二管芯的數(shù)據(jù)端ロ連接在一起，并連接到所述存儲器控制器。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的存儲系統(tǒng)， 所述信號擴展器是移位寄存器或可編程邏輯器件。
4.一種存儲系統(tǒng),包括存儲器控制器，第一存儲器芯片，第二存儲器芯片，信號擴展器； 所述存儲器控制器連接到所述信號擴展器； 所述第一存儲器芯片具有第一使能端ロ，所述第二存儲器芯片具有第二使能端ロ ；所述信號擴展器連接到所述第一使能端口和所述第二使能端ロ，以向所述第一存儲器芯片和所述第二存儲器芯片發(fā)送獨立的使能信號。
5.根據(jù)權利要求4所述的存儲系統(tǒng)， 所述第一存儲器芯片的數(shù)據(jù)端ロ和所述第二存儲器芯片的數(shù)據(jù)端ロ連接在一起，并連接到所述存儲器控制器。
6.根據(jù)權利要求4或5所述的存儲系統(tǒng)， 所述信號擴展器是移位寄存器或可編程邏輯器件。
7.ー種存儲系統(tǒng)，包括存儲器控制器、第一存儲器芯片、第二存儲器芯片以及信號擴展器； 所述存儲器控制器串行連接到所述信號擴展器； 所述第一存儲器芯片包括第一管芯與第二管芯；所述第二存儲器芯片包括第三管芯與第四管芯； 所述第一管芯具有第一使能端ロ，所述第二管芯具有第二使能端ロ，所述第三管芯第三使能端ロ，所述第四管芯具有第四使能端ロ ； 所述信號擴展器連接到所述第一使能端ロ、所述第二使能端ロ、所述第三使能端ロ、所述第四使能端ロ，以向所述第一管芯、所述第二管芯、所述第三管芯和所述第四管芯發(fā)送獨立的使能信號。
8.根據(jù)權利要求7所述的存儲系統(tǒng)， 所述第一管芯、所述第二管芯的數(shù)據(jù)端ロ連接到所述第一閃存芯片的數(shù)據(jù)端ロ ；所述第三管芯、所述第四管芯的數(shù)據(jù)端ロ連接到所述第二閃存芯片的數(shù)據(jù)端ロ ； 所述第一閃存芯片的數(shù)據(jù)端口和所述第二閃存芯片的數(shù)據(jù)端ロ連接在一起，并連接到所述存儲器控制器。
9.根據(jù)權利要求7或8所述的存儲系統(tǒng)， 所述信號擴展器是移位寄存器或可編程邏輯器件。
10.根據(jù)權利要求1、4或7所述的存儲系統(tǒng)，其中所述存儲器芯片是閃存芯片。
專利摘要公開了具有芯片使能信號擴展的存儲系統(tǒng)。該存儲系統(tǒng)，包括存儲器控制器，第一存儲器芯片，信號擴展器；所述存儲器控制器耦合到所述信號擴展器；所述第一存儲器芯片包括第一管芯與第二管芯，所述第一管芯具有第一使能端口，所述第二管芯具有第二使能端口；所述信號擴展器連接到所述第一使能端口和所述第二使能端口，以向所述第一管芯和所述第二管芯發(fā)送獨立的使能信號。
文檔編號G06F3/06GK202632269SQ20122018272
公開日2012年12月26日 申請日期2012年4月26日 優(yōu)先權日2012年4月26日
發(fā)明者倪勇 申請人:北京憶恒創(chuàng)源科技有限公司