隨著大數(shù)據(jù)、5G、云存儲(chǔ)和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展,移動(dòng)終端產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量飛速增長(zhǎng),促使存儲(chǔ)業(yè)務(wù)的性能要求不斷提高,傳統(tǒng)HDD（Hard Disk Drive）存儲(chǔ)設(shè)備已無(wú)法滿(mǎn)足高讀寫(xiě)速度、低延遲的存儲(chǔ)需求。閃存憑借其自身讀寫(xiě)速度快、非易失和抗震性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)逐漸成為消費(fèi)市場(chǎng)和數(shù)據(jù)中心的主流存儲(chǔ)設(shè)備。然而,相較于HDD存儲(chǔ),閃存低容量和高價(jià)格的缺點(diǎn),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(shí)提高存儲(chǔ)容量,采用了多位存儲(chǔ)和三維堆疊等多種方法來(lái)提高位密度。不幸的是,隨著位閃存密度的提升,其可靠性問(wèn)題也愈發(fā)嚴(yán)重。為了更深入研究閃存可靠性問(wèn)題的成因及解決方案,本文對(duì)不同狀態(tài)下的閾值電壓分布進(jìn)行獲取并精確建模,它將指導(dǎo)我們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)各種錯(cuò)誤的成因,也可為糾錯(cuò)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(huì)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(shí)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(cè)試的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。該平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)3D閃存芯片的讀、寫(xiě)、擦等基本操作,并可以通過(guò)設(shè)置特征地址接口,對(duì)閃存的讀... 

【文章來(lái)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(yè)數(shù)】：84 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Torridon閃存測(cè)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(cè)試系統(tǒng)采用模塊可堆疊設(shè)計(jì)，最多可以疊加28個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)大規(guī)模測(cè)試，其最主要的應(yīng)用場(chǎng)景是固態(tài)硬盤(pán)生產(chǎn)商對(duì)閃存顆�？煽啃赃M(jìn)行評(píng)估。該系統(tǒng)可以對(duì)閃存原始誤碼率、讀寫(xiě)速度、P/E耐受性、標(biāo)準(zhǔn)功耗等參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)化測(cè)試并生成測(cè)試報(bào)告。類(lèi)似功能的測(cè)試設(shè)備還有意大利NplusT公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的閃存測(cè)試設(shè)備RIFLE，如圖1-2所示。RIFLE測(cè)試系統(tǒng)具有強(qiáng)大的通用性，幾乎能測(cè)試包括NAND,NOR,NROM,PCM,eFlash等所有NVM接口的存儲(chǔ)器，支持3DNANDFlash和TLC等新型閃存測(cè)試。并且NplusT公司為RIFLE測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)了功能強(qiáng)大的上位機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)交互測(cè)試。除了對(duì)閃存基本參數(shù)測(cè)試以外，RIFLE測(cè)試系統(tǒng)允許開(kāi)發(fā)人員對(duì)底層程序進(jìn)行更改，以滿(mǎn)足個(gè)性化測(cè)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(duì)測(cè)試人員要求極高。圖1-2RIFLE閃存測(cè)試系統(tǒng)Quarch、NplusT等閃存測(cè)試公司生產(chǎn)的專(zhuān)業(yè)設(shè)備具有通用性強(qiáng)、可靠性高、測(cè)試規(guī)模大的優(yōu)點(diǎn)，適合SSD生產(chǎn)商進(jìn)行大規(guī)模測(cè)試使用。但是對(duì)于閃存底層數(shù)據(jù)或者新型閃存測(cè)試工作而言，這些測(cè)試系統(tǒng)程序固化難以滿(mǎn)足主流參數(shù)外的個(gè)性化測(cè)試需求，并且這些測(cè)試系統(tǒng)售價(jià)往往高達(dá)數(shù)百萬(wàn)元，大大提高了測(cè)試成本。所以一些高�？蒲腥藛T為了滿(mǎn)足個(gè)性化測(cè)試需求，挖掘更多的閃存底層參數(shù)，往往設(shè)計(jì)出小型的測(cè)試平臺(tái)來(lái)進(jìn)行測(cè)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(jì)的一款SATA接口的小型閃存測(cè)試平臺(tái)如圖1-3所示[21]。該平臺(tái)以FPGA芯片作為主控制器，可以實(shí)現(xiàn)閃存小規(guī)模測(cè)試工作。由于平臺(tái)完全獨(dú)立完成，存在一定的可靠性問(wèn)題，但是設(shè)計(jì)者可以獨(dú)立控制閃存任一管腳，能夠任意改變閃存測(cè)試內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化測(cè)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(cè)試平臺(tái)（2）國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀國(guó)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(cè)試儀如圖1-4所示，這是一套功能較強(qiáng)的閃存分析系統(tǒng)。NFA100-E除了可以發(fā)送擦除、寫(xiě)入、讀娶重置、獲取ID等簡(jiǎn)單的命令外，還能發(fā)送諸如setfeature/getfeature等命令，從而實(shí)現(xiàn)閃存Read-Retry等功能，可以滿(mǎn)足對(duì)閃存的基本測(cè)試。圖1-4NFA100-E實(shí)物圖瑞耐斯后來(lái)又設(shè)計(jì)了NFA100型測(cè)試儀，在NFA100-E測(cè)試儀基礎(chǔ)上擴(kuò)大了測(cè)試規(guī)模并增加了存儲(chǔ)顆粒環(huán)境測(cè)試。它不僅具備N(xiāo)FA100-E的所有功能，還配備有專(zhuān)用高低溫箱，滿(mǎn)足用戶(hù)高低溫、濕度以及高溫加速老化測(cè)試的需求。NFA100一次可以測(cè)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(cè)試。用戶(hù)可以使用上位機(jī)對(duì)NFA100進(jìn)行管理，但是工控機(jī)與測(cè)試設(shè)備接口采用USB2.0協(xié)議進(jìn)行通信，傳輸速率較低。另外，瑞耐斯為方便用戶(hù)測(cè)試將大量測(cè)試程序固化，使用戶(hù)難以對(duì)例如閾值電壓分布的閃存底層參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)該設(shè)備對(duì)新型閃存兼容性較差，無(wú)法對(duì)新型閃存進(jìn)行測(cè)試。為了解決底層數(shù)據(jù)測(cè)試?yán)щy的問(wèn)題，瑞耐斯對(duì)NFA100型測(cè)試儀進(jìn)行了升

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

博士論文
[1]基于錯(cuò)誤特征的NAND Flash存儲(chǔ)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(chǔ)器研究[D]. 劉利芳.清華大學(xué) 2015

碩士論文
[1]面向多級(jí)電平NAND閃存的高效閾值電壓檢測(cè)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(cuò)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(chǔ)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(cuò)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(shí)現(xiàn)[D]. 張鵬.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[7]NAND Flash算法驗(yàn)證平臺(tái)研制[D]. 龔有華.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014



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