NAND闪存天生就有坏块。出厂时可能有,使用过程中还会产生新的坏块。坏块管理算法的作用就是识别这些坏块,并确保系统不会使用它们,从而保证数据的完整性。
米客方德SD NAND内置了完善的坏块管理机制,对上层系统完全透明。工程师不需要写任何坏块管理代码,直接用SD协议读写就行。
坏块管理的第一步是识别出厂坏块。每颗NAND闪存芯片出厂时,制造商会在芯片的特定位置标记坏块信息。SD NAND内部的控制器在上电初始化时,会读取这个坏块表,把所有标记为坏块的地址加入黑名单。后续任何读写操作都不会访问这些坏块。
坏块管理的第二步是监控新增坏块。在使用过程中,控制器会持续监控每个块的健康状况。每次读写操作都会检查错误率。ECC纠错可以纠正一定数量的位错误,但如果错误率突然升高,说明这个块可能快不行了。

当错误率超过预设阈值时,控制器会把这个块标记为"弱块"。弱块还可以用,但已经被监控起来了。如果错误率继续升高,最终超过ECC纠错能力,这个块就会被正式标记为坏块。
坏块管理的第三步是坏块替换。当一个块被标记为坏块后,控制器会把这个块里还剩下的有效数据读到缓存里,然后写入一个健康的备用块。原来的坏块被加入黑名单,不再使用。整个替换过程对上层系统是透明的,用户完全感知不到。
为了实现坏块替换,SD NAND会预留一部分备用空间。这部分空间用户看不到,是专门用来替换坏块的。备用块的数量经过精心计算,确保在芯片生命周期内不会因为坏块太多导致容量不足。
坏块管理算法和磨损均衡算法是配合工作的。磨损均衡确保所有块的擦写次数平均,延缓坏块产生。坏块管理处理已经产生的坏块,确保数据完整性。两者缺一不可。
用户可以通过SMART功能查看坏块信息。米客方德SD NAND的SMART数据中包含了出厂坏块数量和新增坏块数量。如果新增坏块数量增长很快,说明这颗芯片可能快不行了,或者使用环境太恶劣。系统可以根据这个信息提前安排更换。
总结来说,坏块管理是NAND闪存控制器的基础功能,也是保证数据完整性的关键。米客方德SD NAND内置完整的坏块管理机制,出厂坏块自动跳过,新增坏块动态替换,对上层系统完全透明,工程师无需操心。