在上一篇文章中為大家介紹了NAND Flash的工作原理和自身的特性，本次文章將繼續為大家帶來(lái)關(guān)于NAND Flash的內容。

一、NAND Flash 的容量結構

從訪(fǎng)問(wèn)NAND Flash來(lái)看，NAND Flash的容量結構為：

• 一個(gè)封裝好的顆粒一般有多個(gè)片選信號，即NAND CE#，代表獨立的Chip Enable片選信號。

• 一個(gè)Target下有一個(gè)或多個(gè)Die/LUN ，它是能夠獨立執行命令和報告狀態(tài)的最小單元。

• 一個(gè)Die/LUN有多個(gè)Plane（e.g. 4Plane），通過(guò)多Plane并發(fā)操作提升NAND Flash讀寫(xiě)性能。

• 一個(gè)Plane有幾百上千個(gè)物理Block，Block是擦除操作的最小操作單元。

• 一個(gè)Block中含有多個(gè)Page，Page是Program/Read的最小操作單元。

  
  

二、NAND Flash可靠性

- Endurance  耐久度

耐久度表征NAND Flash能夠承受的反復擦寫(xiě)次數。NAND Flash的擦寫(xiě)次數是有限的，因為每次擦寫(xiě)操作都會(huì )對介質(zhì)造成損傷。如下圖所示，進(jìn)行擦寫(xiě)操作時(shí)，會(huì )用十幾伏特的高電壓對晶體管進(jìn)行充放電操作，當高能電子來(lái)回的穿越絕緣層，就會(huì )給絕緣層帶來(lái)物理?yè)p傷，最終影響數據可靠性。

- Data Retention 數據保持

隨著(zhù)時(shí)間流逝，受量子隧穿效應影響，編程操作充進(jìn)去的電子會(huì )隨機發(fā)生電子逃逸，進(jìn)而影響存儲的信息。如下圖所示，編程操作后的電荷分布如藍色線(xiàn)所示，Retention后電荷分布向左偏移，影響數據的正確讀取。

- 讀干擾

受閃存陣列結構影響，我們去讀一個(gè)Page時(shí)，要對其他位置上的非讀page也施加一個(gè)電壓，造成讀干擾效應。讀次數較少時(shí)，讀干擾影響不明顯，但是當次數增加到幾千次時(shí)，累積的弱編程的效應也會(huì )影響數據可靠性。如下圖所示，較低的電荷狀態(tài)更容易受到干擾。

三、NAND Flash特性

NAND Flash應用挑戰：

1. 讀寫(xiě)擦操作單元不對稱(chēng)

   在一個(gè)block里面的讀寫(xiě)擦是不對稱(chēng)的，讀寫(xiě)操作的粒度是page，但擦除操作的粒度是block，一般在FTL層進(jìn)行地址映射來(lái)匹配。

2. 寫(xiě)操作之前先擦除

   在寫(xiě)操作之前，必須先進(jìn)行擦除工作，不然會(huì )導致寫(xiě)的數據丟失，并且不能找回。

3. 有限的耐久度

   磨損的次數是有限的，在反復擦寫(xiě)后，閃存的壽命是有限的，需要有效的壽命管理策略來(lái)延長(cháng)NAND Flash壽命。

4. 數據存儲錯誤

   數據寫(xiě)入NAND Flash后，再讀取數據，總是會(huì )存在比特翻轉，并且出錯數隨擦寫(xiě)次數增加而增加，需要有效的糾錯算法來(lái)保證數據可靠性。

雖然Nand Flash還面臨著(zhù)很多挑戰，但它的成本優(yōu)勢明顯。為了將不可靠的介質(zhì)打造成可靠的存儲產(chǎn)品，我們會(huì )通過(guò)高效的介質(zhì)管理算法來(lái)保障產(chǎn)品的性能、壽命和可靠性。