Dlaczego pamięć flash ma żywotność?

25

Przeczytałem, że pamięci flash można „tylko” przeprogramować 100 000 do 1000000 razy, dopóki pamięć nie „ulegnie pogorszeniu”

Dlaczego dokładnie tak się dzieje z pamięcią flash, a nie z innymi typami pamięci i do czego odnosi się „pogorszenie” wewnętrznie?

EDYCJA: Ponieważ dzieje się to nie tylko przez flash, chciałbym trochę uogólnić i zapytać o wspomnienia, które mają ten problem. Ponadto, czy zużycie między tymi typami pamięci występuje z powodu tego samego zjawiska?

triplebig
źródło
Założenie jest błędne. Nieulotne pamięci EEPROM i FRAM (ferroelektryczne) również mają mechanizmy zużycia.
Spehro Pefhany
@SpehroPefhany Flash i EEPROM są obecnie w zasadzie identyczne, jedyną różnicą jest to, że Flash jest podłączony w blokach, a nie w bajtach.
Nick T
1
Jak rozumiem, flash NOR nie jest programowany z tunelowaniem Fowlera-Nordheima (podobnie jak EEPROM), a raczej z wtryskiem gorącego nośnika, takim jak UV-EPROM. Zastosowanie HCI jest istotne dla tego pytania, ponieważ powoduje szybsze uszkodzenie komórek. Pamięć flash NAND bardziej przypomina EEPROM, ponieważ do programowania wykorzystywane jest tunelowanie Fowler-Nordheim. Nie jestem pewien, jaki jest obecny udział w rynku każdej technologii, ale myślę, że NAND podąża dość szybko.
Spehro Pefhany

Odpowiedzi:

21

Nie mogę mówić o FRAM (pamięć ferroelektryczna), ale każda technologia wykorzystująca pływające bramy do przechowywania ładunku - dowolna postać EPROM, w tym EEPROM i Flash - polega na „tunelowaniu” elektronów przez bardzo cienką izolacyjną barierę z tlenku krzemu w celu zmiany wysokość opłaty na bramie.

Problem polega na tym, że bariera tlenkowa nie jest idealna - ponieważ „rośnie” na matrycy krzemowej, zawiera pewną liczbę wad w postaci granic ziaren kryształu. Granice te mają tendencję do „pułapkowania” elektronów tunelujących mniej więcej na stałe, a pole z tych elektronów uwięzionych zakłóca prąd tunelowania. Ostatecznie ładunek zostaje uwięziony, aby komórka była nie do zniesienia.

Mechanizm przechwytywania jest bardzo wolny, ale wystarcza, aby nadać urządzeniom skończoną liczbę cykli zapisu. Oczywiście liczba podana przez producenta jest średnią statystyczną (wypełnioną marginesem bezpieczeństwa) mierzoną dla wielu urządzeń.

Dave Tweed
źródło
Widziałem liczby wytrzymałości flash zaledwie 100 cykli kasowania-zapisu (min 100, typowo tylko 1000).
Spehro Pefhany
@SpehroPefhany: Jest to typowe dla 20 nm TLC (8 poziomów / komórkę, 3 bity). W tych skalach nawet kilka elektronów może spowodować przesunięcie o jeden poziom. MLC (2 bity, 4 poziomy) ma podwójny odstęp między poziomami, ale efekt nie jest liniowy, a MLC ma znacznie więcej niż dwukrotnie wytrzymałość zapisu.
MSalters
Interesujący (choć może nie opłacalny) sposób przezwyciężenia tego został przedstawiony w tym artykule arstechnica.com/science/2012/11/... ponad rok temu. Zawiera również schemat tego, co dzieje się z pamięcią flash w czasie.
qw3n
@MSalters To był Microchip .. Myślę, że z ich Gresham LUB fab. PIC18F97J60. Nie znam poziomów ani nm (wydaje się, że nie dyskutują o tego rodzaju szczegółach), ale wątpię, aby było to bliskie osiągnięcia tego, co osiągają faceci pamięci.
Spehro Pefhany