在未來幾年，數(shù)百億臺工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）設(shè)備將被連接起來，并產(chǎn)生從傳感器和應(yīng)用程序收集的大量數(shù)據(jù)。這些IIoT數(shù)據(jù)中的很大一部分最終將在邊緣存儲，處理甚至分析，這要求那里的存儲設(shè)備能夠以高數(shù)據(jù)完整性更快地做出響應(yīng)。

IIoT邊緣計算面臨的一個主要挑戰(zhàn)是這些系統(tǒng)將不可避免地遇到的惡劣環(huán)境，特別是擴(kuò)展溫度。不幸的是，一個常見的誤解是，通過簡單地使用現(xiàn)成的工業(yè)級NAND組件，為IIoT設(shè)備服務(wù)的存儲系統(tǒng)將能夠在通常極端的溫度下可靠地運行，這應(yīng)該足以保證關(guān)鍵任務(wù)系統(tǒng)的可靠性。在實踐中，采用這種方法可能會導(dǎo)致NAND閃存存儲中的設(shè)備性能和容錯能力達(dá)到不可接受的水平，下面將對此進(jìn)行說明。

NAND 特性、芯片收縮和極端溫度的影響

在制造業(yè)中，光刻節(jié)點收縮或“芯片收縮”往往會增加有缺陷的芯片數(shù)量，導(dǎo)致NAND閃存模塊和IC的質(zhì)量不穩(wěn)定。每個存儲單元存儲的電子越少，誤碼數(shù)量就會增加，從而降低數(shù)據(jù)保留率和耐久性。

極端溫度會進(jìn)一步加劇NAND閃存的惡化，并在模塊和IC中產(chǎn)生電子動量的變化，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)保留問題甚至數(shù)據(jù)丟失。例如，原始誤碼率（RBER）和早期壽命故障率（ELFR）是由于存儲單元的隧道氧化物層中的電子泄漏或保留問題引起的兩種現(xiàn)象。在編程/擦除（P / E）循環(huán)期間，高溫可以加速電子進(jìn)入或離開電池門并使P / E更容易，但與此同時，電荷陷阱（捕獲的電子）在隧道氧化物層的積聚增加。隨著時間的推移，這些電荷的去陷印可能導(dǎo)致閾值電壓偏移（Vt），從而產(chǎn)生位翻轉(zhuǎn)和保持失敗。

在另一個極端情況下，在低溫下，電池柵極可能最終產(chǎn)生較低的電荷，并且盡管數(shù)據(jù)保留得到改善，但增加的隧道氧化物降解可能導(dǎo)致潛在的電介質(zhì)泄漏。

防止NAND閃存設(shè)備發(fā)生此類事件的唯一方法是通過嚴(yán)格的可靠性測試程序。

IC 級測試和產(chǎn)品級可靠性演示測試，用于增強(qiáng)可靠性

NAND 閃存 IC 測試可用于驗證糾錯碼 （ECC） 和溫度如何影響 NAND 閃存器件的 P/E 耐久性、數(shù)據(jù)保留和工作壽命。例如，可以在可靠性演示測試（RDT）中跨溫度范圍測試每1 KB內(nèi)存的不同ECC水平，以確定針對某些環(huán)境因素所需的足夠ECC量。

對于產(chǎn)品級測試，可以通過在 -40 oC 至 +85 oC 的溫度下進(jìn)行讀/寫質(zhì)量保證老化測試來應(yīng)用相同的 RDT 過程，并對整個驅(qū)動器（包括固件、用戶區(qū)域和其他內(nèi)存空間）進(jìn)行逐塊評估。經(jīng)過驗證的弱模塊可以被濾除并替換為備用模塊，以增強(qiáng)NAND器件在其整個生命周期中的整體耐用性，進(jìn)一步的驗證測試可以驗證SATA接口上的信號完整性。

ATP 的 ITemp MLC NAND 閃存解決方案采用了此類驗證，以支持在惡劣溫度下的高產(chǎn)品可靠性和長期產(chǎn)品生命周期要求。

結(jié)論

為了實現(xiàn)IIoT應(yīng)用所需的可靠性，NAND IC元件的一般測試方法是不夠的。針對高/低溫的高級 RDT 可增強(qiáng)可靠性、延長產(chǎn)品壽命并降低總擁有成本。您的存儲解決方案是否能夠勝任惡劣環(huán)境中的任務(wù)？

是呢環(huán)保局：郭婷