NAND Flash误码的原因

NAND Flash的物理存储机制决定了其本身发生错误是不可避免的。错误的原因包括工作环境（温度影响较大），工艺水平，工作原理等。

NAND Flash存储数据的最小单元是cell，实际是一个MOS，每个cell依据其内部电荷量来表征数据信息。随着工艺的进步，cell越来越小，其内部的电荷量也越来越少，出错的可能变得越来越大。例如34nm的工艺每个cell可存储100个电子，而19nm的时候只能存储10个电子，因此每流失一个电子都会对阈值电压产生重要影响。同时较近的距离也会让各个存储单元之间更容易产生影响。

错误会在下面几种情况下产生：1，擦除操作；2，读取干扰；3，编程干扰；4，数据保持发生错误。

读取/编程干扰主要是因为对目标cell进行读写操作对相邻cell产生了影响，从而导致相邻cell数据出现错误。

数据保持错误是因为长时间的电荷量变化引起的阈值电压偏移导致的。

CTAN017：读取干扰错误处理

1 简介

对闪存设备来说，一些应用大部分都是读操作，基本没有写操作。例如一个赌博游戏的应用，软件一旦加载到闪存卡上就只有读操作，并禁止非正常的写入操作。

对闪存设备来说，没有写操作的这类应用，用户选择使用MLC NAND，认为MLC的耐用性，在被无限的读取操作中，不会出现问题。然而，实际状况却不是这样！从实际应用中长时间收集的数据来看，即使只有读操作，在MLC NAND设备中，也会损坏NAND。

原因：读取操作中产生的干扰错误，对闪存来说是致命的。尤其是小制程工艺的MLC（24nm以下）

在本文中，我们将解析读取操作产生干扰错误的原因，及极存的闪存产品，使用了哪些方法来减少、避免这些问题。

2 读取干扰错误

在一个NAND FLASH阵列里面，存储单元(cell)在一个长的串型结构里面，功能相当于一个多输入的与非门。

在一个读取操作期间，给选择到的字线(wordline)施加一个可以读操作的阀值电压，给未选择到的字线高电压，这样NAND里面所有的存储单元都被完全控制。

被选择的存储单元的状态 会被传送到传感运放。偏置条件如下图1:

图 1: 读取偏置条件

这个偏置条件，会导致其他未选择到的字线控制的存储单元被缓慢编程(漏电)，如果这个读取操作偏置条件被重复多次，最后，未选择的字线里面的cell将缓慢的上升到被编程状态，并导致传感错误，这个状态如下图：

图2: 读取干扰

附近cell的交错噪声也会导致读取干扰错误。由于设备的制程收缩，这些交错噪声会进一步导致错误，具体如下图：

典型的干扰错误是在高温环境下，因为高温会加速存储单元里面电荷的运动。

如果不能正确处理读取干扰错误，最后将形成不能修复ECC错误而导致设备损坏。

3 读取错误处理

为了减轻读取错误的影响，极存产品实现了2个特征。

3.1 接近错误的ECC

根据ECC错误的检测阀值小于最大值，设备可以设置ECC的校正能力，当达到读操作的阀值时，错误的块将通过重新写数据而被刷新，根据不同的产品，重写操作在下次写命令时立即进行。

3.2 平均读写块

在平均读写块的过程中，每个块将对读取错误进行计数，总数会被监测并同预设置的阀值做比较，当达到阀值时，块将重写数据而被刷新。

注意产品会有很小的可能在刷新坏块时会产生很小的性能影响，一般仅仅在产品的寿命末期发生。

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