Warum hat Flash-Speicher eine Lebensdauer?

Ich habe gelesen, dass Flash-Speicher "nur" 100000 bis 1000000 Mal neu programmiert werden können, bis sich der Speicher "verschlechtert"

Warum genau passiert das bei Flash und nicht bei anderen Speichertypen und worauf bezieht sich "Verschlechterung" intern?

EDIT: Da dies nicht nur in Flash geschieht, möchte ich ein wenig verallgemeinern und nach den Erinnerungen fragen, die dieses Problem haben. Tritt der Verschleiß zwischen diesen Speichertypen aufgrund des gleichen Phänomens auf?

memory flash dreifach groß
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Die Prämisse ist falsch. Nichtflüchtige Speicher aus EEPROM und FRAM (ferroelektrisch) haben ebenfalls Verschleißmechanismen.

Spehro Pefhany

Siehe auch catb.org/~esr/jargon/html/B/bit-rot.html

John U

@SpehroPefhany Flash und EEPROM sind heutzutage im Grunde genommen identisch. Der einzige Unterschied besteht darin, dass Flash in Blöcken und nicht in Bytes verdrahtet ist.

Nick T

Soweit ich weiß, ist NOR-Flash nicht mit Fowler-Nordheim-Tunneln (wie bei EEPROMs) programmiert, sondern mit einer Injektion von heißen Ladungsträgern wie einem UV-EPROM. Die Verwendung von HCI ist für diese Frage relevant, da sie die Zellen schneller schädigt. NAND-Flash ähnelt eher einem EEPROM, da das Fowler-Nordheim-Tunneln für die Programmierung verwendet wird. Ich bin nicht sicher, wie hoch der aktuelle Marktanteil der einzelnen Technologien ist, aber ich denke, NAND befindet sich auf einem relativ schnellen Aufwärtstrend.

Spehro Pefhany

Antworten:

Ich kann nicht über FRAM (ferroelektrischer Speicher) sprechen, aber jede Technologie, die Floating Gates zum Speichern von Ladungen verwendet - jede Form von EPROM, einschließlich EEPROM und Flash -, beruht darauf, dass Elektronen durch eine sehr dünne isolierende Siliziumoxidbarriere "tunneln", um die Ladung zu ändern Ladungsmenge auf dem Tor.

Das Problem ist, dass die Oxidbarriere nicht perfekt ist - da sie auf der Siliziumdüse "gewachsen" ist, enthält sie eine bestimmte Anzahl von Defekten in Form von Kristallkorngrenzen. Diese Grenzen neigen dazu, die Tunnelelektronen mehr oder weniger permanent "einzufangen", und das Feld dieser eingefangenen Elektronen stört den Tunnelstrom. Schließlich wird genug Ladung eingefangen, um die Zelle unbeschreibbar zu machen.

Der Trapping-Mechanismus ist sehr langsam, reicht jedoch aus, um den Geräten eine begrenzte Anzahl von Schreibzyklen zuzuweisen. Offensichtlich ist die vom Hersteller angegebene Zahl ein statistischer Durchschnitt (gepolstert mit einem Sicherheitsabstand), der über viele Geräte gemessen wird.

Dave Tweed
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Ich habe Flash-Haltbarkeitszahlen von nur 100 Lösch-Schreib-Zyklen gesehen (min. 100, typisch nur 1000).

Spehro Pefhany

@SpehroPefhany: Das ist typisch für 20-nm-DC (8 Ebenen / Zelle, 3 Bits). In diesen Größenordnungen können bereits einige Elektronen eine Verschiebung um eine Stufe bewirken. MLC (2 Bits, 4 Pegel) hat den doppelten Pegelabstand, aber der Effekt ist nicht linear und MLC hat weit mehr als die doppelte Schreibdauer.

MSalters

Ein interessanter (wenn auch möglicherweise nicht praktikabler) Weg, dies zu überwinden, wurde vor über einem Jahr in diesem Artikel arstechnica.com/science/2012/11/… vorgestellt . Enthält auch ein Diagramm darüber, was mit dem Flash-Speicher im Laufe der Zeit passiert.

qw3n

@MSalters Dies war Microchip .. Ich denke von ihrem Gresham OR Fab. PIC18F97J60. Ich kenne weder Level noch Nm (sie scheinen diese Art von Details nicht zu besprechen), aber ich bezweifle, dass es irgendwo in der Nähe ist, was die Memory-Jungs erreichen.

Spehro Pefhany