【摘 要】
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3D NAND闪存有着速度快、体积小、功耗低等优势,在数据存储领域逐步替代传统的机械硬盘,正在成为当前的存储主流介质。由于3D NAND闪存非常巨大的容量提升潜力,在未来其单位存储成本将有更好的效益,近年来已经被大量应用于消费电子存储、高性能数据中心、云计算等领域。然而,高存储密度的3D NAND闪存数据存储可靠性存在问题,存储密度越高的闪存擦写寿命更短,同时也更容易受到存储过程中的其他噪声共同干
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3D NAND闪存有着速度快、体积小、功耗低等优势,在数据存储领域逐步替代传统的机械硬盘,正在成为当前的存储主流介质。由于3D NAND闪存非常巨大的容量提升潜力,在未来其单位存储成本将有更好的效益,近年来已经被大量应用于消费电子存储、高性能数据中心、云计算等领域。然而,高存储密度的3D NAND闪存数据存储可靠性存在问题,存储密度越高的闪存擦写寿命更短,同时也更容易受到存储过程中的其他噪声共同干扰影响,影响3D NAND闪存在存储过程中的数据可靠性;除此之外,多层堆叠技术的应用产生了层间不一致性,影响3D NAND闪存可靠性。目前大多数研究工作中仅对3D NAND闪存的部分型号的信道进行了仿真与噪声信道测量,对于提升存储可靠性而言,较为缺少对闪存信道建立的用于调节参考电压的噪声模型。为了得到一个较为全面3D NAND闪存信道数据和信道模型,本文选择了目前较为主流的64层FG型和CT型共两款3D NAND闪存芯片进行信道测量及建模研究,主要的研究内容如下:（1）对FG型和CT型两款3D NAND闪存的基本结构和基本的操作逻辑进行了介绍,分析了FG型和CT型3D NAND闪存的材料其中FG为导体CT为绝缘体,这个结构差异是后续错误测量中二者差异的主要影响因素;（2）对3D NAND闪存的噪声类型及产生噪声的原因进行分析,对噪声之间存在的耦合现象进行介绍,其中闪存擦写次数带来的PEC噪声会使得其他噪声的影响程度发生改变,基于PEC噪声耦合的现象进行了实验设计;（3）基于闪存分析平台对FG型和CT型3D NAND闪存进行加噪实验后的误码率测试以及阈值电压分布扫描,得到不同噪声耦合组合下闪存的实测的信道特征,并通过误码率曲线以及阈值电压分布热力图对噪声耦合影响程度进行表示;（4）基于测试得到的阈值电压分布情况,计算出不同噪声下的最优参考电压,建立多维度噪声耦合影响下对应的最优参考电压模型,并通过实际测试平台验证模型对FG型和CT型3D NAND闪存的可靠性能相比默认参考电压提升效果。在本研究工作中,主要工作集中于对于3D FG NAND闪存以及3D CT NAND闪存采用了同样的测试流程及建模方法对其信道进行测量及建模,这是目前缺少的对FG型和CT型3D NAND闪存进行同标准的信道测量及建模工作,应用最优参考电压模型进行调节后FG型3D NAND闪存误码率平均降低20.0%,CT型3D NAND闪存误码率平均降低30.0%,整体可靠性能提升较为可观。
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