发明创造名称：一种集成MRAM的固态硬盘控制芯片及固态硬盘
外观设计名称：
决定号：181319
决定日：2019-06-13
委内编号：1F244113
优先权日：
申请（专利）号：201510098436.3
申请日：2015-03-05
复审请求人：上海磁宇信息科技有限公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：吴士芬
合议组组长：杜轶
参审员：马雅凡
国际分类号：G11C11/16，G06F13/28，G06F21/78
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点：一项权利要求请求保护的技术方案与作为最接近的现有技术的一篇对比文件所公开的技术方案之间存在区别技术特征，如果本领域技术人员结合本领域常规技术容易想到将上述区别技术特征结合到该对比文件中以得到该项权利要求请求保护的技术方案，则该权利要求相对于该对比文件与本领域常规技术的结合不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201510098436.3，名称为“一种集成MRAM的固态硬盘控制芯片及固态硬盘”的发明专利申请（下称“本申请”）。申请人为上海磁宇信息科技有限公司。本申请的申请日为2015年03月05日，公开日为2015年05月13日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2017年11月03日发出驳回决定，以权利要求1、8不具备专利法第22条第2款规定的新颖性、权利要求2-8不具备专利法第22条第3款规定的创造性为由驳回了本申请，其具体理由是：权利要求1的技术特征均被对比文件1（CN 104303161A，公开日为2015年01月21日）公开，权利要求1不具备新颖性；权利要求2-7的附加技术特征或者被对比文件1公开，或者属于本领域常用技术手段，权利要求2-7不具备创造性；权利要求8要求保护一种固态硬盘，固态硬盘包括权利要求1-7所述的集成MRAM的固态硬盘控制芯片，而在权利要求1-7不具备新颖性或创造性的情况下，权利要求8不具备新颖性或创造性。驳回决定所依据的文本为：申请日2015年03月05日提交的说明书摘要、说明书第1-47段、摘要附图、说明书附图图1-3；2017年10月09日提交的权利要求第1-8项。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种集成MRAM的固态硬盘控制芯片，其特征在于，所述集成MRAM的固态硬盘控制芯片集成有CPU、MRAM库、主机接口以及NAND接口，所述主机接口用于与主机连接，所述NAND接口用于与存储信息的NAND闪存连接，所述CPU、所述MRAM库、所述主机接口以及NAND接口通过内部总线连接。
2. 如权利要求1所述的集成MRAM的固态硬盘控制芯片，其特征在于，所述集成MRAM的固态硬盘控制芯片还包括DDR DRAM接口，用于与DDR DRAM连接。
3. 如权利要求1所述的集成MRAM的固态硬盘控制芯片，其特征在于，所述主机接口是SATA接口和/或PCIe接口。
4. 如权利要求1所述的集成MRAM的固态硬盘控制芯片，其特征在于，所述集成MRAM的固态硬盘控制芯片还包括DMA控制器，所述DMA控制器与所述MRAM库连接，所述DMA控制器分别与所述主机接口和/或所述NAND接口连接。
5. 如权利要求1所述的集成MRAM的固态硬盘控制芯片，其特征在于，所述CPU为一个或多个。
6. 如权利要求1所述的集成MRAM的固态硬盘控制芯片，其特征在于，固态硬盘控制软件存储于所述MRAM库。
7. 如权利要求6所述的集成MRAM的固态硬盘控制芯片，其特征在于，所述固态硬盘控制软件从所述MRAM库的地址0开始存储。
8. 一种固态硬盘，其特征在于，所述固态硬盘包括权利要求1-7任一项所述的集成MRAM的固态硬盘控制芯片。”
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年02月02日向国家知识产权局提出了复审请求，同时修改了权利要求书。复审请求人在权利要求1中增加特征“采用嵌入式MRAM”。复审请求人认为：本申请所解决的技术问题是通过应用嵌入式MRAM技术，把MRAM和控制器集成到一个芯片中，并发明了更多具体的应用方式如缓存、代码存储等，实现减少耗电、简化设计、降低成本、减小硬盘尺寸、并且提高固态硬盘控制软件的保密性的目的，而现有技术中并不存在将MRAM库集成到控制芯片中的记载，也没有给出通过集成解决上述问题的启示。本申请中，发明人基于MRAM不像DRAM一样与标准CMOS半导体工艺不兼容这一特性，突破了本领域一般的思维定式，创造性的将MRAM集成到芯片中以全部或部分取代外部DDR DRAM，从而实现了减少耗电、简化设计、降低成本、减小硬盘尺寸、并且提高固态硬盘控制软件的保密性等一系列的优异效果。此外，本申请权利要求1在MRAM技术的基础上，创造性的采用了嵌入式MRAM技术，进一步降低了功耗，提高了运行速度，这一技术改变及其产生的效果对于本领域技术人员而言并不是显而易见的，具有突出的实质性特点和显著的进步。进一步地，在对比文件1公开时，MRAM刚刚开始投入应用，且只存在独立式MRAM芯片，本发明申请时，嵌入式MRAM技术刚刚开始研发，到目前为止，尚未有嵌入式MRAM产品问世。本申请首次提出把嵌入式MRAM技术应用到固态硬盘领域中，使得控制器和MRAM库被集成在同一个芯片内。这种新架构具有更高的集成度，带来速度、功耗、成本、可靠性等多方面的优势，将给固态硬盘领域带来突破性的进步。复审请求时新修改的权利要求1如下：
“1. 一种集成MRAM的固态硬盘控制芯片，其特征在于，采用嵌入式MRAM，所述集成MRAM的固态硬盘控制芯片包括CPU、MRAM库、主机接口以及NAND接口，所述主机接口用于与主机连接，所述NAND接口用于与存储信息的NAND闪存连接，所述CPU、所述MRAM库、所述主机接口以及NAND接口通过内部总线连接。”
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年03月02日依法受理了该复审请求，并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中认为：（1）本申请为一种集成MRAM的固态硬盘控制芯片，其中该芯片由MRAM库以及其他接口组成，其实质是构成一个固态硬盘，而对比文件1公开了固态硬盘装置，两者只是名称上的不同表述方式，实质都是固态硬盘；（2）而对比文件1还公开了：这种非易失性存储器具有FeRAM、MRAM等，因此可以看出MRAM属于非易失性存储器的一部分，由图2可以毫无疑义的确定，CPU，MRAM库，主机接口以及NAND接口通过内部总线连接；（3）由图2可以看出确定CPU、MRAM库、主机接口以及NAND接口集成于同一控制芯片。因而坚持原驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年01月23日向复审请求人发出复审通知书指出：权利要求1-8不具备专利法第22条第3款规定的创造性，其中引用驳回决定中所引用的对比文件1。
复审请求人于2019年03月07日提交了意见陈述书，并修改了权利要求书。复审请求人将从属权利要求4、6的附加技术特征加入独立权利要求1中，并修改了相应权利要求的编号及引用关系。复审请求人认为：1、权利要求1与对比文件1的区别在于：（1）MRAM库集成在固态硬盘控制芯片中，所述CPU、所述MRAM库、所述主机接口以及NAND接口通过内部总线连接；（2）集成MRAM的固态硬盘控制芯片还包括DMA控制器，所述DMA控制器与所述MRAM库连接，所述DMA控制器分别与所述主机接口和/或所述NAND接口连接，（3）固态硬盘控制软件存储于所述MRAM库。2、对于区别技术特征（1），现有技术中并不存在将MRAM库集成到控制芯片中的记载，也没有给出相应启示，本申请发明人认识到“MRAM不像DRAM一样与CMOS半导体工艺不兼容”这一问题的存在，突破本领域的一般思维定势，创造性的将MRAM集成到芯片中以部分或全部取代外部DDR DRAM；在本申请之前，嵌入式MRAM属于前沿技术，不属于集成电路领域的常识，而复审通知书中指出的Everspin Technologies公司宣称“开始研发嵌入式MRAM产品”是研发中的技术，不为大多数本领域的设计者所了解，不构成公知常识。进一步，根据张汝京的《纳米集成电路制造工艺》的记载，现有技术中并没有明确记载关于MRAM和控制逻辑集成在一起的技术，本领域技术人员无法根据概述记载得到将“MRAM库集成在固态的控制芯片中”的启示，而且对比文件1仅仅是将非易失性存储器用作缓存器以解决减少电路消耗的问题，不存在“MRAM不像DRAM一样与CMOS半导体工艺不兼容”的技术问题，正是采用了该区别技术特征（1），实现了减小耗电、简化设计、降低成本、减小硬盘尺寸、并提高固态硬盘控制软件的保密性的目的。3、对于区别技术特征（2），对比文件1的方案中控制器部11的存储部22是易失性存储器，如SRAM，即控制部11并不包括非易失性存储器，因此本领域技术人员没有动机将DMA控制器将所述MRAM库连接，而通过本申请上述区别技术特征（2），使得HOST接口以及NAND接口能够绕过CPU独立与MRAM交换数据，提高了固态硬盘性能。4、对于区别技术特征（3），对比文件1的存储部22是易失性存储器，并且固态硬盘控制软件属于SSD厂家的核心技术秘密，现有固态硬盘中，不得不保存于外部NAND闪存芯片中，可以轻易被拷贝，而本申请将固态硬盘控制软件保存在集成MRAM中，不能轻易被拷贝，有利于固态硬盘控制软件的保密。
答复复审通知书时提交的修改后的权利要求书如下：
“1. 一种集成MRAM的固态硬盘控制芯片，其特征在于，所述集成MRAM的固态硬盘控制芯片集成有CPU、MRAM库、主机接口以及NAND接口，所述主机接口用于与主机连接，所述NAND接口用于与存储信息的NAND闪存连接，所述CPU、所述MRAM库、所述主机接口以及NAND接口通过内部总线连接，所述集成MRAM的固态硬盘控制芯片还包括DMA控制器，所述DMA控制器与所述MRAM库连接，所述DMA控制器分别与所述主机接口和/或所述NAND接口连接，固态硬盘控制软件存储于所述MRAM库。
2. 如权利要求1所述的集成MRAM的固态硬盘控制芯片，其特征在于，所述集成MRAM的固态硬盘控制芯片还包括DDR DRAM接口，用于与DDR DRAM连接。
3. 如权利要求1所述的集成MRAM的固态硬盘控制芯片，其特征在于，所述主机接口是SATA接口和/或PCIe接口。
4. 如权利要求1所述的集成MRAM的固态硬盘控制芯片，其特征在于，所述CPU为一个或多个。
5. 如权利要求1所述的集成MRAM的固态硬盘控制芯片，其特征在于，所述固态硬盘控制软件从所述MRAM库的地址0开始存储。
6. 一种固态硬盘，其特征在于，所述固态硬盘包括权利要求1-5任一项所述的集成MRAM的固态硬盘控制芯片。”
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
二、决定的理由
审查文本的认定
复审请求人提交复审请求和答复复审通知书时均提交了修改后的权利要求书的替换页，经审查，所做修改符合专利法第33条以及专利法实施细则第61条第1款的规定，本复审决定所依据的审查文本为：2019年03月07日提交的权利要求第1-6项，申请日2015年03月05日提交的说明书第1-47段、说明书附图图1-3、说明书摘要以及摘要附图。
关于专利法第22条第3款
专利法第22条第3款规定：创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型具有实质性特点和进步。
一项权利要求请求保护的技术方案与作为最接近的现有技术的一篇对比文件所公开的技术方案之间存在区别技术特征，如果本领域技术人员结合本领域常规技术容易想到将上述区别技术特征结合到该对比文件中以得到该项权利要求请求保护的技术方案，则该权利要求相对于该对比文件与本领域常规技术的结合不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备创造性。
本复审决定所引用的对比文件与复审通知书和驳回决定中所引用的对比文件相同，即
对比文件1：CN 104303161A，公开日为2015年01月21日，其作为最接近的现有技术。
（2.1）权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性
权利要求1请求保护一种集成MRAM的固态硬盘控制芯片。对比文件1公开了（参见说明书第[0023]-[0031]段及附图图1-2）SSD装置1包括控制器部11、接口部12、高速缓冲存储器部13、快闪存储器部14以及电源部15。该SSD装置1经由接口部12与主机(计算机等利用SSD装置的装置)相连接。控制器部11是按照所存储的程序来进行动作的程序控制设备，如图2所示那样，控制器部11的构成包括CPU 21（相当于CPU）、存储部22、输入输出部23、缓存控制部24以及快闪存储器接口25，如图2所示，上述部件通过总线相连（相当于所述CPU、所述主机接口以及NAND接口通过内部总线连接）。快闪存储器部14包括NAND型闪存，快闪存储器接口25按照从CPU 21输入的指示与快闪存储器部14之间进行数据的写入、读出（相当于NAND接口用于与存储信息的NAND闪存连接）。输入输出部23连接于接口部12，经由接口部12来控制CPU 21与主机之间的通信（相当于所述主机接口用于与主机连接）。高速缓冲存储器部13包括与快闪存储器不同种类的非易失性存储器。作为这种非易失性存储器，包括MRAM等。
可见，权利要求1与对比文件1的区别在于：（1）对比文件1中控制器部11和包括MRAM的高速缓冲存储器部13是分开的，而权利要求1中是采用嵌入式MRAM的集成MRAM的固态硬盘控制芯片，MRAM库与CPU、主机接口和NAND接口通过内部总线连接；（2）集成MRAM的固态硬盘控制芯片还包括DMA控制器，所述DMA控制器与所述MRAM库连接，所述DMA控制器分别与所述主机接口和/或所述NAND接口连接，（3）固态硬盘控制软件存储于所述MRAM库。
基于上述区别可以确定，权利要求1实际解决的技术问题是（1）如何使得固态硬盘中的结构更加紧凑；（2）如何提高数据传输速度；（3）还可以采用何种替代方式存储固态硬盘控制软件。
然而，对于区别技术特征（1），根据集成电路领域常识可知，随着集成电路的集成度越来越高，原先是集成电路IC，比如单个CPU芯片、内存芯片，之后已经发展到系统级的集成电路，如片上系统SoC，其可以将电子子系统或整个电子系统集成在一个芯片上。另外，由磁性存储器的常识可知，MRAM在CMOS后端线的集成与前端线流程完全兼容，可以将存储和逻辑一起集成到MOS基准上（参见张汝京等，《纳米集成电路制造工艺》，北京：清华大学出版社，2014年07月31日，第3.2.1和3.2.7节）。即，将MRAM和控制逻辑集成在一起属于本领域公知常识，在此启示下，将对比文件1中固态硬盘的包括MRAM的高速缓冲存储器13与控制器部11集成以形成固态硬盘的控制芯片对本领域技术人员而言是容易想到的。对于区别技术特征（2），对比文件1还公开了（参见说明书第[0039]段）控制器部11的缓存控制部24具有控制多个信道的信道控制部31a、31b…、以及在各信道中共用的地址设定部35、数据设定部36和仲裁部37，各信道分别连接有高速缓冲存储器部13。各信道控制部31a、31b…分别具有独立的数据传输部 32a、32b。该数据传输部32例如包括DMAC(Direct Memory Access Controller：直接存储器存储控制器)，将数据从存储部22内的被指定的地址传输到所对应的信道的非易失性存储器单元130的被指定的地址。即对比文件1还给出了在两个存储装置间可以利用DMA控制器进行数据传送的启示，在此基础上，本领域技术人员容易想到利用DMA控制器与MRAM库连接以及分别与主机接口和/或NAND接口连接以实现DMA传输。对于区别技术特征（3），对比文件1公开了（参见说明书第[0026]段）控制器部11的存储部22例如是SRAM(Static Random Access Memory： 静态随机存取存储器)等易失性存储器，保持固件等由CPU 21执行的程序。此外，该固件可以事先存储在NOR型闪存等非易失性存储器中，将该NOR型闪存连接于控制器部11，从该NOR型闪存读出该固件并存储到该存储部22中。在对比文件1公开内容的基础上，本领域技术人员还容易想到将固件存储于其它非易失性存储装置中，而MRAM作为一种类型的非易失性存储装置，本领域技术人员也容易想到将固件存储到MRAM中。
因此权利要求1相对于对比文件1和公知常识的结合不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备创造性。
（2.2）权利要求2不具备专利法第22条第3款规定的创造性
权利要求2引用了权利要求1，对比文件1还公开了（参见说明书第[0002]段）固态硬盘可以利用DRAM作为高速缓存，还可以利用MRAM作为高速缓存，根据本领域的常识可知，多种存储装置可以混合使用，彼此作为补充，即，当一种存储装置不够用时，用另一种存储装置作为补充，因此本领域技术人员还容易想到集成MRAM的固态硬盘控制芯片还包括DDR DRAM接口，用于与DDR DRAM连接，从而将DDR DRAM也作为高速缓存。因此当其引用的权利要求不具备创造性时，该权利要求也不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备创造性。
（2.3）权利要求3不具备专利法第22条第3款规定的创造性
权利要求3引用了权利要求1，对比文件1还公开了（参见说明书第[0027]、[0029]段）输入输出部23连接于接口部12，经由接口部12来控制CPU 21与主机之间的通信。该输入输出部23例如是SATA(Serial Advanced Technology Attachment：串行高级技术附件)-PHY。而PCIe接口也属于常见的接口。因此当其引用的权利要求不具备创造性时，该权利要求也不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备创造性。
（2.4）权利要求4不具备专利法第22条第3款规定的创造性
权利要求4引用了权利要求1，对比文件1公开了控制器部11包括CPU 21，而多个CPU属于本领域的常用技术手段。因此当其引用的权利要求不具备创造性时，该权利要求也不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备创造性。
（2.5）权利要求5不具备专利法第22条第3款规定的创造性
权利要求5引用了权利要求1，根据固件领域的常识可知，对固件的访问从地址0开始属于本领域的常用技术手段，因此本领域技术人员容易想到固件从MRAM的地址0开始存储。因此当其引用的权利要求不具备创造性时，该权利要求也不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备创造性。
（2.6）权利要求6不具备专利法第22条第3款规定的创造性
权利要求6引用了权利要求1-5，根据对权利要求1-5的评述，权利要求1-5所述的集成MRAM的固态硬盘控制芯片不具备创造性，并且对比文件1公开了固态硬盘装置SSD1包括控制器部11和高速缓存存储器部13等，因此包括权利要求1-5所述的集成MRAM的固态硬盘控制芯片的固态硬盘也不具备创造性。即权利要求6不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备创造性。
对复审请求人相关意见的评述
关于复审请求人的相关意见（具体参见案由部分），合议组认为：1、根据本领域公知常识可知（参见张汝京等，《纳米集成电路制造工艺》，北京：清华大学出版社，2014年07月31日，第3.2.1和3.2.7节的记载），将存储器和逻辑芯片集成在一起构成片上系统可降低功耗和提高速度，而DRAM和闪存基于尺寸缩小与CMOS基准上有偏差，由此导致存储和逻辑集成在SoC上有难度，但是MRAM在CMOS后端线的集成与前端线流程完全兼容，可以将存储和逻辑一起集成到MOS基准上。即“MRAM不像DRAM一样与CMOS半导体工艺不兼容”以及可以将MRAM取代DRAM以克服在集成存储和逻辑的片上系统时DRAM的工艺不兼容的这一问题和解决手段已经属于业内共识，并不存在复审请求人所声称的“思维定势”；因此在上述公知常识给出的“存储和逻辑芯片集成”以及“MRAM存储和逻辑可以一起集成到MOS基准上”的启示下，本领域技术人员容易想到将对比文件1中的MRAM与控制器部集成在一起，此时MRAM可以被称为嵌入式MRAM，而将存储和逻辑集成在一起形成片上系统客观上就达到了减小能耗和尺寸等技术效果；2、对比文件1给出了在内部存储和外部存储两个存储装置间可以利用DMA控制器进行数据传送的启示，并且利用DMA技术绕开CPU直接实现存储装置间的数据交换属于DMA技术的本质特征，因此当对比文件1中的MRAM集成到控制器中后，本领域技术人员容易想到利用DMA控制器实现内部MRAM与外部存储的数据交换；3、对比文件1还公开了固件可以存储在NOR型闪存等非易失性存储器中，而MRAM本身具有非易失性，本领域技术人员容易想到还可以将固件存储于MRAM中，并且片上系统的存储和逻辑集成在一起属于公知常识，在片上系统中的存储装置存储的数据具有保密性是片上系统的所客观具有的技术效果。因此合议组对于复审请求人的意见不予支持。
三、决定
维持国家知识产权局于2017年11月03日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，复审请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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