3D闪存阈值电压获取及应用技术研究
发布时间：2021-04-06 10:07
随着大数据、5G、云存储和物联网等技术的发展,移动终端产生的数据量飞速增长,促使存储业务的性能要求不断提高,传统HDD（Hard Disk Drive）存储设备已无法满足高读写速度、低延迟的存储需求。闪存凭借其自身读写速度快、非易失和抗震性能强等优点逐渐成为消费市场和数据中心的主流存储设备。然而,相较于HDD存储,闪存低容量和高价格的缺点,成为阻碍闪存全面取代HDD的主要原因。闪存生产商为了在降低生产成本的同时提高存储容量,采用了多位存储和三维堆叠等多种方法来提高位密度。不幸的是,随着位闪存密度的提升,其可靠性问题也愈发严重。为了更深入研究闪存可靠性问题的成因及解决方案,本文对不同状态下的阈值电压分布进行获取并精确建模,它将指导我们进一步认识各种错误的成因,也可为纠错算法的适配及优化提供理论和数据支持。闪存芯片的阈值电压分布会受到闪存块编程/擦除（P/E,Program and Erase）循环次数、数据驻留时间和编程干扰等因素的影响。为了探究他们的相互关系,我们研制了一款支持3D闪存测试的实验平台。该平台可实现3D闪存芯片的读、写、擦等基本操作,并可以通过设置特征地址接口,对闪存的读...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Torridon闪存测试系统
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-3-Torridon闪存测试系统采用模块可堆叠设计，最多可以叠加28个模块实现大规模测试，其最主要的应用场景是固态硬盘生产商对闪存颗粒可靠性进行评估。该系统可以对闪存原始误码率、读写速度、P/E耐受性、标准功耗等参数进行自动化测试并生成测试报告。类似功能的测试设备还有意大利NplusT公司设计生产的闪存测试设备RIFLE，如图1-2所示。RIFLE测试系统具有强大的通用性，几乎能测试包括NAND,NOR,NROM,PCM,eFlash等所有NVM接口的存储器，支持3DNANDFlash和TLC等新型闪存测试。并且NplusT公司为RIFLE测试系统设计了功能强大的上位机，从而实现交互测试。除了对闪存基本参数测试以外，RIFLE测试系统允许开发人员对底层程序进行更改，以满足个性化测试需求。但是该系统结构、程序复杂更改底层程序难度很大，对测试人员要求极高。图1-2RIFLE闪存测试系统Quarch、NplusT等闪存测试公司生产的专业设备具有通用性强、可靠性高、测试规模大的优点，适合SSD生产商进行大规模测试使用。但是对于闪存底层数据或者新型闪存测试工作而言，这些测试系统程序固化难以满足主流参数外的个性化测试需求，并且这些测试系统售价往往高达数百万元，大大提高了测试成本。所以一些高校科研人员为了满足个性化测试需求，挖掘更多的闪存底层参数，往往设计出小型的测试平台来进行测试工作。卡内基梅隆大学的蔡宇博士，利用FPGA作为闪存控制器，设计的一款SATA接口的小型闪存测试平台如图1-3所示[21]。该平台以FPGA芯片作为主控制器，可以实现闪存小规模测试工作。由于平台完全独立完成，存在一定的可靠性问题，但是设计者可以独立控制闪存任一管脚，能够任意改变闪存测试内容，实现个性化测试。
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-4-图1-3FPGA闪存测试平台（2）国内研究现状国内比较典型的是高新技术公司瑞耐斯生产的NFA100-E闪存测试仪如图1-4所示，这是一套功能较强的闪存分析系统。NFA100-E除了可以发送擦除、写入、读娶重置、获取ID等简单的命令外，还能发送诸如setfeature/getfeature等命令，从而实现闪存Read-Retry等功能，可以满足对闪存的基本测试。图1-4NFA100-E实物图瑞耐斯后来又设计了NFA100型测试仪，在NFA100-E测试仪基础上扩大了测试规模并增加了存储颗粒环境测试。它不仅具备NFA100-E的所有功能，还配备有专用高低温箱，满足用户高低温、湿度以及高温加速老化测试的需求。NFA100一次可以测试128片NANDFlash，并可以支持主流厂商大多数的1xnmMLC、SLC、TLC以及3DNAND的测试。用户可以使用上位机对NFA100进行管理，但是工控机与测试设备接口采用USB2.0协议进行通信，传输速率较低。另外，瑞耐斯为方便用户测试将大量测试程序固化，使用户难以对例如阈值电压分布的闪存底层参数进行测试，同时该设备对新型闪存兼容性较差，无法对新型闪存进行测试。为了解决底层数据测试困难的问题，瑞耐斯对NFA100型测试仪进行了升
【参考文献】：
期刊论文
[1]长江存储宣布128层闪存芯片研发成功[J]. 电子世界. 2020(08)
[2]机载系统NANDFlash存储技术[J]. 邢亮,黄晖,田丹. 航空计算技术. 2014(01)
博士论文
[1]基于错误特征的NAND Flash存储策略研究[D]. 魏德宝.哈尔滨工业大学 2016
[2]高密度电荷俘获型非挥发存储器研究[D]. 刘利芳.清华大学 2015
硕士论文
[1]面向多级电平NAND闪存的高效阈值电压检测算法研究[D]. 范正勤.广东工业大学 2019
[2]3D CT NAND闪存属性特征及闪存管理算法优化研究[D]. 朱玥.华中科技大学 2019
[3]3D NAND闪存错误特征及其应用研究[D]. 王一帆.华中科技大学 2019
[4]NAND Flash固态存储可靠性关键技术研究[D]. 李绪金.哈尔滨工业大学 2018
[5]NAND Flash错误特性模型及应用研究[D]. 王世元.哈尔滨工业大学 2016
[6]NAND Flash坏块管理算法研究与实现[D]. 张鹏.哈尔滨工业大学 2015
[7]NAND Flash算法验证平台研制[D]. 龚有华.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：3121253
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Torridon闪存测试系统
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-3-Torridon闪存测试系统采用模块可堆叠设计，最多可以叠加28个模块实现大规模测试，其最主要的应用场景是固态硬盘生产商对闪存颗粒可靠性进行评估。该系统可以对闪存原始误码率、读写速度、P/E耐受性、标准功耗等参数进行自动化测试并生成测试报告。类似功能的测试设备还有意大利NplusT公司设计生产的闪存测试设备RIFLE，如图1-2所示。RIFLE测试系统具有强大的通用性，几乎能测试包括NAND,NOR,NROM,PCM,eFlash等所有NVM接口的存储器，支持3DNANDFlash和TLC等新型闪存测试。并且NplusT公司为RIFLE测试系统设计了功能强大的上位机，从而实现交互测试。除了对闪存基本参数测试以外，RIFLE测试系统允许开发人员对底层程序进行更改，以满足个性化测试需求。但是该系统结构、程序复杂更改底层程序难度很大，对测试人员要求极高。图1-2RIFLE闪存测试系统Quarch、NplusT等闪存测试公司生产的专业设备具有通用性强、可靠性高、测试规模大的优点，适合SSD生产商进行大规模测试使用。但是对于闪存底层数据或者新型闪存测试工作而言，这些测试系统程序固化难以满足主流参数外的个性化测试需求，并且这些测试系统售价往往高达数百万元，大大提高了测试成本。所以一些高校科研人员为了满足个性化测试需求，挖掘更多的闪存底层参数，往往设计出小型的测试平台来进行测试工作。卡内基梅隆大学的蔡宇博士，利用FPGA作为闪存控制器，设计的一款SATA接口的小型闪存测试平台如图1-3所示[21]。该平台以FPGA芯片作为主控制器，可以实现闪存小规模测试工作。由于平台完全独立完成，存在一定的可靠性问题，但是设计者可以独立控制闪存任一管脚，能够任意改变闪存测试内容，实现个性化测试。
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-4-图1-3FPGA闪存测试平台（2）国内研究现状国内比较典型的是高新技术公司瑞耐斯生产的NFA100-E闪存测试仪如图1-4所示，这是一套功能较强的闪存分析系统。NFA100-E除了可以发送擦除、写入、读娶重置、获取ID等简单的命令外，还能发送诸如setfeature/getfeature等命令，从而实现闪存Read-Retry等功能，可以满足对闪存的基本测试。图1-4NFA100-E实物图瑞耐斯后来又设计了NFA100型测试仪，在NFA100-E测试仪基础上扩大了测试规模并增加了存储颗粒环境测试。它不仅具备NFA100-E的所有功能，还配备有专用高低温箱，满足用户高低温、湿度以及高温加速老化测试的需求。NFA100一次可以测试128片NANDFlash，并可以支持主流厂商大多数的1xnmMLC、SLC、TLC以及3DNAND的测试。用户可以使用上位机对NFA100进行管理，但是工控机与测试设备接口采用USB2.0协议进行通信，传输速率较低。另外，瑞耐斯为方便用户测试将大量测试程序固化，使用户难以对例如阈值电压分布的闪存底层参数进行测试，同时该设备对新型闪存兼容性较差，无法对新型闪存进行测试。为了解决底层数据测试困难的问题，瑞耐斯对NFA100型测试仪进行了升
【参考文献】：
期刊论文
[1]长江存储宣布128层闪存芯片研发成功[J]. 电子世界. 2020(08)
[2]机载系统NANDFlash存储技术[J]. 邢亮,黄晖,田丹. 航空计算技术. 2014(01)
博士论文
[1]基于错误特征的NAND Flash存储策略研究[D]. 魏德宝.哈尔滨工业大学 2016
[2]高密度电荷俘获型非挥发存储器研究[D]. 刘利芳.清华大学 2015
硕士论文
[1]面向多级电平NAND闪存的高效阈值电压检测算法研究[D]. 范正勤.广东工业大学 2019
[2]3D CT NAND闪存属性特征及闪存管理算法优化研究[D]. 朱玥.华中科技大学 2019
[3]3D NAND闪存错误特征及其应用研究[D]. 王一帆.华中科技大学 2019
[4]NAND Flash固态存储可靠性关键技术研究[D]. 李绪金.哈尔滨工业大学 2018
[5]NAND Flash错误特性模型及应用研究[D]. 王世元.哈尔滨工业大学 2016
[6]NAND Flash坏块管理算法研究与实现[D]. 张鹏.哈尔滨工业大学 2015
[7]NAND Flash算法验证平台研制[D]. 龚有华.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：3121253
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