本文關鍵詞：硬件系統(tǒng)及器件級eMMC失效分析研究

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【摘要】：eMMC (embedded MultiMedia Card)是由MMC協(xié)會制定標準、應用于手機等智能終端產(chǎn)品的內(nèi)嵌式存儲芯片。eMMC作為智能終端操作系統(tǒng)及用戶數(shù)據(jù)存儲的介質(zhì),其失效將導致整個應用系統(tǒng)的失效,因此對eMMC失效進行研究分析,并采取有效措施進行規(guī)避,提高硬件系統(tǒng)穩(wěn)定性和使用壽命,具有重要的實際應用價值。本文以實際工作中對eMMC JEDEC5.0規(guī)范的器件的失效分析工作為基礎,從硬件系統(tǒng)及eMMC器件單體兩方面出發(fā),開展了eMMC的失效分析研究工作：一、分析了硬件系統(tǒng)上電時序異常引入的eMMC失效及原因,并通過更改PMU寄存器配置,創(chuàng)新性的采用兩次上下電的方法達到了規(guī)避失效的目的。本平臺硬件系統(tǒng)中,由于DRAM的VDD1與eMMC的VCCQ共用電源,為保持DRAM中運行的數(shù)據(jù)在系統(tǒng)異常重啟時不丟失,PMU配置VDD1的供電電源不下電,于是VCCQ也不下電。那么再次上電時VCCQ就先于CPU系統(tǒng)區(qū)上電,導致由VCCQ供電的eMMC I/O總線處于失控狀態(tài),eMMC_CLK、 eMMC_CMD等信號線出現(xiàn)異常信號或毛刺,引起eMMC_CMD發(fā)生CRC校驗錯誤而失效。根據(jù)失效原因,通過更改PMU寄存器配置,采用兩次上下電的方法,達到了既能保持DRAM中數(shù)據(jù)不丟失又能成功規(guī)避失效的目的。實驗結果表明,啟動階段硬件系統(tǒng)上電時序正常,eMMC_CLK 和 eMMC_CMD信號線上的錯誤信號和毛刺消失,系統(tǒng)啟動正常。二、對eMMC器件單體失效展開了分析研究。首先,總結了eMMC單體失效分析的方法；匯總了部分eMMC 中 Nand Flash存儲器損傷失效的種類,包括鈍化層、襯底、管芯破裂,Die空洞等；并對NandFlash存儲器損傷導致的eMMC失效進行了詳細的分析。Nand Flash的損傷失效需要生產(chǎn)商通過生產(chǎn)和封裝工藝的優(yōu)化來規(guī)避。其次,分析了Nand Flash存儲器接口速率異常導致的eMMC失效,包括失效模式及失效原因(接口速率異常導致Nand Flash讀寫建立時間不足),并對NandFlash接口速率的ATE測試篩選方法進行了優(yōu)化。實驗結果表明對于400MHz接口速率要求的Nand Flash存儲器,篩選速率增加10MHz,失效率約降低13ppm,增加30MHz,失效率約降低33ppm,總失效率小于10ppm,基本能有效剔除接口速率異常的器件。本文關于eMMC的失效分析對后期項目開發(fā)有較好的指導作用,其中規(guī)避硬件系統(tǒng)上電時序異常的方法已實際投入了使用,事實證明其對提高智能手機運行的穩(wěn)定性有明顯的作用。
【關鍵詞】：eMMC 上電時序異常 Nand Flash 接口速率異常 損傷 失效分析
【學位授予單位】：華東師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP333
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-14
• 第一章 緒論14-19
• 1.1 引言14-15
• 1.2 eMMC的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 本文研究內(nèi)容和意義16-17
• 1.4 本文組織結構17-19
• 第二章 eMMC介紹19-34
• 2.1 eMMC存儲系統(tǒng)概況19
• 2.2 eMMC的分區(qū)管理19-21
• 2.3 eMMC存儲控制器的內(nèi)部固件機制21-26
• 2.3.1 壞塊管理21-22
• 2.3.2 eMMC的糾錯機制22-23
• 2.3.3 循環(huán)冗余校驗碼(CRC)23-24
• 2.3.4 擦寫均衡(wear leveling)24-25
• 2.3.5 Read Retry25-26
• 2.4 Nand Flash存儲器26-34
• 2.4.1 Nand Flash的基本單元結構26-27
• 2.4.2 Nand Flash的存儲實現(xiàn)技術27-28
• 2.4.3 Nand Flash的基本操作機制及功能失效28-34
• 第三章 硬件系統(tǒng)級eMMC失效分析研究及優(yōu)化34-45
• 3.1 硬件系統(tǒng)級失效定位的方法34-36
• 3.1.1 系統(tǒng)日志分析34-35
• 3.1.2 邏輯分析儀分析時序35-36
• 3.1.3 示波器波形分析36
• 3.1.4 交叉驗證36
• 3.2 硬件系統(tǒng)上電異常導致eMMC失效分析及優(yōu)化36-45
• 3.2.1 時序檢測及信號分析37-39
• 3.2.2 上電異常及導致eMMC失效的原因分析39-43
• 3.2.3 優(yōu)化規(guī)避失效的方法43-45
• 第四章 Nand Flash存儲器損傷導致eMMC失效分析45-54
• 4.1 eMMC器件單體失效分析方法45-47
• 4.1.1 I/V測試45-46
• 4.1.2 固件(Firmware)分析46-47
• 4.1.3 Nand falsh存儲器分析47
• 4.2 Nand Flash存儲器損傷失效47-49
• 4.3 Nand Flash損傷導致eMMC失效分析49-54
• 4.3.1 失效定位50-51
• 4.3.2 eMMC單體失效分析51-54
• 第五章 Nand Flash接口速率異常失效分析及篩選方法優(yōu)化54-66
• 5.1 失效模式分析55-62
• 5.1.1 Boot data start timeout55-57
• 5.1.2 eMMC識別模式中枚舉失敗57-60
• 5.1.3 Metadata corruption60-62
• 5.2 失效原因分析62-64
• 5.3 接口速率異常器件測試篩選方法優(yōu)化64-66
• 第六章 總結和展望66-70
• 6.1 總結66-67
• 6.2 展望67-70
• 參考文獻70-75
• 致謝75-76
• 碩士期間發(fā)表學術論文76

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 唐凌,瞿欣,方培源,楊興,王家楫;PEM用于半導體器件失效缺陷檢測和分析[J];半導體技術;2004年07期

2 舒文麗;吳云峰;趙啟義;孫長勝;;NAND Flash存儲的壞塊管理方法[J];電子器件;2011年05期

3 潘立陽,朱鈞;Flash存儲器技術與發(fā)展[J];微電子學;2002年01期

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本文編號：515097