隨著大數(shù)據(jù)、5G、云存儲和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展,移動終端產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量飛速增長,促使存儲業(yè)務(wù)的性能要求不斷提高,傳統(tǒng)HDD（Hard Disk Drive）存儲設(shè)備已無法滿足高讀寫速度、低延遲的存儲需求。閃存憑借其自身讀寫速度快、非易失和抗震性能強等優(yōu)點逐漸成為消費市場和數(shù)據(jù)中心的主流存儲設(shè)備。然而,相較于HDD存儲,閃存低容量和高價格的缺點,成為阻礙閃存全面取代HDD的主要原因。閃存生產(chǎn)商為了在降低生產(chǎn)成本的同時提高存儲容量,采用了多位存儲和三維堆疊等多種方法來提高位密度。不幸的是,隨著位閃存密度的提升,其可靠性問題也愈發(fā)嚴重。為了更深入研究閃存可靠性問題的成因及解決方案,本文對不同狀態(tài)下的閾值電壓分布進行獲取并精確建模,它將指導(dǎo)我們進一步認識各種錯誤的成因,也可為糾錯算法的適配及優(yōu)化提供理論和數(shù)據(jù)支持。閃存芯片的閾值電壓分布會受到閃存塊編程/擦除（P/E,Program and Erase）循環(huán)次數(shù)、數(shù)據(jù)駐留時間和編程干擾等因素的影響。為了探究他們的相互關(guān)系,我們研制了一款支持3D閃存測試的實驗平臺。該平臺可實現(xiàn)3D閃存芯片的讀、寫、擦等基本操作,并可以通過設(shè)置特征地址接口,對閃存的讀... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

Torridon閃存測試系統(tǒng)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-3-Torridon閃存測試系統(tǒng)采用模塊可堆疊設(shè)計，最多可以疊加28個模塊實現(xiàn)大規(guī)模測試，其最主要的應(yīng)用場景是固態(tài)硬盤生產(chǎn)商對閃存顆�？煽啃赃M行評估。該系統(tǒng)可以對閃存原始誤碼率、讀寫速度、P/E耐受性、標準功耗等參數(shù)進行自動化測試并生成測試報告。類似功能的測試設(shè)備還有意大利NplusT公司設(shè)計生產(chǎn)的閃存測試設(shè)備RIFLE，如圖1-2所示。RIFLE測試系統(tǒng)具有強大的通用性，幾乎能測試包括NAND,NOR,NROM,PCM,eFlash等所有NVM接口的存儲器，支持3DNANDFlash和TLC等新型閃存測試。并且NplusT公司為RIFLE測試系統(tǒng)設(shè)計了功能強大的上位機，從而實現(xiàn)交互測試。除了對閃存基本參數(shù)測試以外，RIFLE測試系統(tǒng)允許開發(fā)人員對底層程序進行更改，以滿足個性化測試需求。但是該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、程序復(fù)雜更改底層程序難度很大，對測試人員要求極高。圖1-2RIFLE閃存測試系統(tǒng)Quarch、NplusT等閃存測試公司生產(chǎn)的專業(yè)設(shè)備具有通用性強、可靠性高、測試規(guī)模大的優(yōu)點，適合SSD生產(chǎn)商進行大規(guī)模測試使用。但是對于閃存底層數(shù)據(jù)或者新型閃存測試工作而言，這些測試系統(tǒng)程序固化難以滿足主流參數(shù)外的個性化測試需求，并且這些測試系統(tǒng)售價往往高達數(shù)百萬元，大大提高了測試成本。所以一些高�？蒲腥藛T為了滿足個性化測試需求，挖掘更多的閃存底層參數(shù)，往往設(shè)計出小型的測試平臺來進行測試工作�？▋�(nèi)基梅隆大學(xué)的蔡宇博士，利用FPGA作為閃存控制器，設(shè)計的一款SATA接口的小型閃存測試平臺如圖1-3所示[21]。該平臺以FPGA芯片作為主控制器，可以實現(xiàn)閃存小規(guī)模測試工作。由于平臺完全獨立完成，存在一定的可靠性問題，但是設(shè)計者可以獨立控制閃存任一管腳，能夠任意改變閃存測試內(nèi)容，實現(xiàn)個性化測試。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-4-圖1-3FPGA閃存測試平臺（2）國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)比較典型的是高新技術(shù)公司瑞耐斯生產(chǎn)的NFA100-E閃存測試儀如圖1-4所示，這是一套功能較強的閃存分析系統(tǒng)。NFA100-E除了可以發(fā)送擦除、寫入、讀娶重置、獲取ID等簡單的命令外，還能發(fā)送諸如setfeature/getfeature等命令，從而實現(xiàn)閃存Read-Retry等功能，可以滿足對閃存的基本測試。圖1-4NFA100-E實物圖瑞耐斯后來又設(shè)計了NFA100型測試儀，在NFA100-E測試儀基礎(chǔ)上擴大了測試規(guī)模并增加了存儲顆粒環(huán)境測試。它不僅具備NFA100-E的所有功能，還配備有專用高低溫箱，滿足用戶高低溫、濕度以及高溫加速老化測試的需求。NFA100一次可以測試128片NANDFlash，并可以支持主流廠商大多數(shù)的1xnmMLC、SLC、TLC以及3DNAND的測試。用戶可以使用上位機對NFA100進行管理，但是工控機與測試設(shè)備接口采用USB2.0協(xié)議進行通信，傳輸速率較低。另外，瑞耐斯為方便用戶測試將大量測試程序固化，使用戶難以對例如閾值電壓分布的閃存底層參數(shù)進行測試，同時該設(shè)備對新型閃存兼容性較差，無法對新型閃存進行測試。為了解決底層數(shù)據(jù)測試困難的問題，瑞耐斯對NFA100型測試儀進行了升

【參考文獻】：
期刊論文
[1]長江存儲宣布128層閃存芯片研發(fā)成功[J].   電子世界. 2020(08)
[2]機載系統(tǒng)NANDFlash存儲技術(shù)[J]. 邢亮,黃暉,田丹.  航空計算技術(shù). 2014(01)

博士論文
[1]基于錯誤特征的NAND Flash存儲策略研究[D]. 魏德寶.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]高密度電荷俘獲型非揮發(fā)存儲器研究[D]. 劉利芳.清華大學(xué) 2015

碩士論文
[1]面向多級電平NAND閃存的高效閾值電壓檢測算法研究[D]. 范正勤.廣東工業(yè)大學(xué) 2019
[2]3D CT NAND閃存屬性特征及閃存管理算法優(yōu)化研究[D]. 朱玥.華中科技大學(xué) 2019
[3]3D NAND閃存錯誤特征及其應(yīng)用研究[D]. 王一帆.華中科技大學(xué) 2019
[4]NAND Flash固態(tài)存儲可靠性關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 李緒金.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[5]NAND Flash錯誤特性模型及應(yīng)用研究[D]. 王世元.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[6]NAND Flash壞塊管理算法研究與實現(xiàn)[D]. 張鵬.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[7]NAND Flash算法驗證平臺研制[D]. 龔有華.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014



本文編號：3121253