感知温度变异的三维电荷撷取闪存优化方法

发布时间：2020-07-10 12:26

【摘要】：同二维闪存相比,新型的三维闪存采用了电荷撷取技术,可以极大地提高芯片的存储密度和存储容量。尽管三维闪存具有上述优点,三维电荷撷取闪存也带来众多新的挑战。首先,电荷撷取闪存对温度十分敏感。最近的研究结果表明,高温将导致电荷的丢失和存储性能的下降。传统二维闪存中并不存在此类问题。由于二维闪存采取浮栅极技术,温度不会影响闪存芯片的稳定性。另外,三维电荷撷取闪存集成了大容量物理块,每个物理块包含超过1024个物理页。大容量物理块结构导致额外的垃圾回收开销(Garbage-Collection),使得温度问题变得更加复杂。针对三维闪存存在的上述两个突出问题,本论文针对性地开展研究工作。首先,本论文提出第一种名为TempLoad的方法,一种基于温度感知的空间分配方法。作为一种新型的硬件和文件系统接口,TempLoad可以基于物理块温度状态,透明地分配物理空间。本方法采用了多种地址映射方法,充分地利用了闪存存储容量,并降低了垃圾回收操作的开销。TempLoad的目标是防止高温区域的产生,并增强三维闪存的数据完整性。实验结果显示,采用TempLoad方法可以将峰值温度降低28.49%,将不可纠正错误页数降低83.71%,将物理块擦除次数降低18.77%,延长了芯片使用寿命。其次,本论文提出第二种名为ThermAlloc的方法。ThermAlloc交换了物理块的空间分布。为了防止高温区域的产生,连续访问的逻辑块被分布到不同的物理区域。ThermAlloc的目的是延迟垃圾回收操作,并保持物理块的温度分布在合理范围内。通过一系列试验,我们证明了所提出方法的可行性。实验结果显示,本方法将峰值温度减少26.94%,将物理块总擦除次数减少46.9%,将平均响应时间减少24.11%。
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP333
【图文】：

电流波动,位线,温度模型,闪存

图 2-1 高温导致位线电流波动[12] [13].3 温度模型层微通道温度感知单元片上左前q上q下q后q前q左q右(a) (b)图 2-2 三维芯片立方体模型本节针对三维闪存物理结构特性，抽象出三维闪存的温度模型，从而指导

温度,物理块

3.2.2 采用温度挖掘物理块选择本节展示了采用温度挖掘方式，选是，关键数据获得温度较低的物理块，从低的物理块需要具备多方面的条件。首先，为了保证较低的访问延迟，选对读写操作造成额外开销。其次，由于此，选择过程中获得的物理块温度不必过程中，不需要记录所有物理块的温度，找出温度最低的物理块。三维结构中物理块与物理块之间在性决定了相邻物理块具有相似的温度，度特征，判断其相邻物理块的温度情况

【参考文献】