NAND閃存要“長生不老” - 儲存設備

http://news.mydrivers.com/1/248/248526.htm

固態硬盤普及了，隨之而來的可靠性和壽命問題越發引人關注，特別是隨著NAND閃存工藝
的進步，反而越來越不耐用了：MCL NAND閃存再25nm時代還有3000-5000次的編程/擦寫循
環(P/E)，20nm時代就只有3000次了，TLC規格的更只有是區區1000次。

這一切都是NAND閃存技術本身所決定的(具體原理分析點此)，因為它經過一次P/E就會“
磨損”一點，最終被消耗殆盡。那怎麼辦呢？ NAND閃存還有其他諸多優秀特性，就這麼
拋棄麼？

台灣旺宏電子(Macronix)帶來了新的希望。他們將在本月的2012 IEEE國際電子設備會議
上展示自己的成果：一種可以經歷1億多次P/E的自我修復NAND閃存。

而且還不僅僅如此。旺宏電子的一位項目副經理Hang-Ting Lue表示，為了測試1億次循環
，他們花了好幾個月的時間，但是“我們不知道這玩意最終什麼時候會掛掉，迄今為止我
們沒有看到任何壞掉的痕跡”。

旺宏電子的這一成果巧妙地利用了相變內存(PCRAM)的技術。相變內存將數據存儲在一種
硫族化物玻璃上，通過特殊方法加熱使其在導體、絕緣體兩種狀態之間切換，分別代表0
、1兩種數據狀態。

旺宏電子的工程師發現，將硫族化物玻璃加熱到熔點具備某種修復效果，並發現在閃存上
也可以這麼做，所以他們重新設計了閃存芯片，包含了一個非常迷你的加熱器，用於加熱
NAND閃存的存儲單元。

當然，這樣做需要的變化很多，其中最大的一個就是調整柵極電極，使之可以攜帶電流去
加熱存儲單元，再加上為此需要的二極管，工程師們不得不設計了一種新的存儲陣列架構
，來存放所有元件。

新的閃存架構可以讓電流通過晶體管的柵極，產生脈衝並加熱，而持續時間只有幾毫秒，
溫度會超過800℃，但僅僅局限在柵極附近。這樣一來，NAND閃存就可以隨時自我修復，
而在經歷了1億次的P/E之後，其中的數據仍然保持完整。

那麼，這個額外的熱處理過程會不會增加功耗呢？ Hang-Ting Lue承認確實會，但加熱過
程並不需要頻繁進行，而且一次可以修復一整個扇區，設備連接電源並待機的時候也可以
這麼做，“並不會榨乾你的手機電池”。

除了近乎無限的壽命，這種試驗性閃存還有個意料之外的驚喜，那就是加熱也加快了擦除
速度，而之前人們認為擦除速度是和溫度無關的。 Hang-Ting Lue認為這可能會帶來新的
熱輔助模式閃存。

巧合的是，機械硬盤存儲介質的進化中也有一種熱輔助技術。

Hang-Ting Lue表示旺宏電子會尋求自我修復閃存技術的商業化，但未透露具體細節，他
更期待整個產業都能投入進來，畢竟旺宏電子並不是一家大企業。

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編按

IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM) from December 10 to 12 in
San Francisco

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