通过容忍早期保持损耗与工艺变异提升3D NAND闪存寿命
硬件体系结构
2018-11-13 v2
摘要
与平面(即二维)NAND闪存相比，3D NAND闪存采用了新的闪存单元设计，并在单芯片中垂直堆叠数十层硅层。这使得3D NAND闪存能够使用比平面NAND闪存更不激进的制造工艺技术来提高存储密度。3D NAND闪存中电路级和结构上的变化显著改变了不同错误源影响存储器可靠性的方式。本文通过对真实的、最先进的3D NAND闪存芯片进行实验表征，发现3D NAND闪存表现出三种在平面NAND闪存中先前未观察到的新错误源：(1)层间工艺变异，即芯片中每个3D堆叠层的平均错误率显著不同；(2)早期保持损耗，一种新现象，其中由于电荷泄漏导致的错误数在编程后数小时内迅速增加；(3)保持干扰，一种新现象，其中闪存单元电荷泄漏的速率依赖于相邻单元中存储的数据值。基于我们的实验结果，我们建立了3D NAND闪存中层间工艺变异和保持损耗的新分析模型。受新发现和模型的启发，我们开发了四种新技术来缓解3D NAND闪存中的工艺变异和早期保持损耗。这四种技术互补，可组合在一起显著提升闪存可靠性。与最先进的基线相比，我们的技术组合将闪存寿命提升了1.85倍。或者，若NAND闪存厂商希望保持3D NAND闪存器件寿命不变，我们的技术可将用于存放纠错信息的存储开销减少78.9%。
引用
@article{arxiv.1807.05140,
title = {Improving 3D NAND Flash Memory Lifetime by Tolerating Early Retention Loss and Process Variation},
author = {Yixin Luo and Saugata Ghose and Yu Cai and Erich F. Haratsch and Onur Mutlu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1807.05140},
year = {2018}
}
备注
presented at SIGMETRICS 2018