3.2 闪存实战指南

       闪存接口有同步异步之分。一般来说，异步传输速率慢，同步传输速率快。

         （1）异步接口没有时钟，每个数据读由一次RE_n信号触发，每个数据写由一次WE_n信号触发。

         （2）同步接口有一个时钟信号，数据读写和时钟同步。

3.2.1 异步时序

  1. 异步写数据时序图

        在CLE、ALE、片选（CE_n）为低时，数据在写使能信号的上升沿写入数据寄存器中。（？？这个说法不一定正确）

         上图中有5个信号：

         从上图看出，数据写入的时候，数据总线不能传输地址和命令，所以ALE和CLE无效。每一个WE_n周期对应一次有效的数据传输。

  2. 异步数据读出时序

 

 

        同步模式下DQS信号的上升沿与下级沿都能控制信号的传输，使传输速度翻倍。

3.2.4 闪存寻址

        下图是一个Target，即一个可以独立工作的逻辑芯片。

        一个Target包含两个LUN，一个LUN包含两个Plane，一个Plane包含多个Block，一个Block包含多个Page。

3.3 闪存特性

3.3.1 闪存存在的问题

  1. 闪存坏块

        闪存块Block是有一定寿命的。闪存中的存储单元先天就有一些的坏的，或者说是不稳定的，并且随着闪存的不断使用，坏的存储单元会越来越多。因此，必须要有坏块管理机制。

 2. 读干扰Read Disturb

        从闪存读取原理来看：当读取一个闪存页Page的时候，闪存块中未被选中的Page的控制栅极都会加一个正电压以保证MOS管是导通的。但，频繁在MOS管的控制栅极加正电压，可能会导致电子被吸进浮栅极，造成轻微写，从而导致比特翻转。但这不是永久性损伤，对Block执行擦除操作后可正常使用。

        读干扰会导致浮栅极进入电子。有电子进入，会导致晶体管的阈值电压右移！

        注意：读干扰影响的是同一个Block上的其他Page，而非读取的Page本身。

 3. 写干扰Program Disturb

        除了读干扰会造成比特翻转，写干扰也会。

 4. 存储单元间的耦合Cell-to-Cell interference

  5. 电荷泄露

        存储在闪存存储单元的电荷，如果长期不使用，会发生电荷泄露。这同样会造成非永久性损伤，擦除后Block还能使用。

        

3.3.2 寿命

        随着擦写次数的增加，会发生3种故障：

        （1）擦过的晶体管，读出错；

        （2）写过的晶体管，有可能被误检测为擦过的状态；

        （3）写过的晶体管，有可能在其他的单元读的时候，把整个Bitline都给关了。

        如何解决寿命问题呢？

        （1）Wear Leveling：通过磨损平衡算法，让所有的闪存块均衡擦写，避免少数Block先挂掉，从而导致固态硬盘容量下降；

        （2）降低写放大：写放大越低，SSD的磨损速度越慢；

        （3）用更好的纠错算法：纠错能力越强，容许的出错率越高。

3.3.3 MLC使用特性

        对于MLC或TLC来说，写一个Block当中的Page，应该是顺序写，如Page0-->Page1-->Page2……，禁止随机写入。原因如下：

        （1）一个存储单元包含两个闪存页数据，要先写Lower Page，再写Upper Page；

        （2）相邻单元之间有耦合电容，工艺上要求后面的闪存页写操作时前面的闪存页已经写过。

        但对读来说，没有这个限制。SLC也没有这个限制。

                

3.3.4 闪存数据保质期

        闪存中，数据保存时间的问题叫做Data Retention。

        保质期到了的标志：从闪存读出来的数据无法使用ECC纠错成功。

        如何解决Data Retention问题呢？        采用Read Scrub技术，或者叫数据巡检、扫描重写技术等。