Perturbation de lecture

Introduction

La mémoire NAND Flash est une forme courante de support de stockage, avec de nombreuses applications allant des appareils mobiles à faible encombrement au stockage en centre de données. Cependant, comme les cellules flash modernes sont de plus en plus petites, le problème de la perturbation de la lecture est en train de devenir l'un des principaux facteurs expliquant les problèmes de fiabilité des mémoires NAND Flash. En bref, un problème de perturbation de la lecture survient après qu'un grand nombre de tâches de lecture ont été effectuées sur les pages d'un même bloc. Ce qui entraîne une modification des valeurs numériques des cellules voisines des cellules lues et par conséquent une erreur des données.

Comment se manifeste la perturbation de la lecture?

Chaque cellule de mémoire NAND Flash possède un transistor à grille flottante avec grille de contrôle connectée à la ligne de mot, ainsi qu'une source et un drain connectés à ses cellules voisines sur la même ligne binaire. Le transistor à grille flottante est situé sous la grille de commande. La quantité d'électrons stockés dans la grille flottante détermine la tension de seuil du transistor.

Pour savoir s'il y a des électrons piégés sur une grille flottante particulière, le système mémoire doit lire le mot en entier. Pour lire les cellules d'une rangée sélectionnée (en vert clair), il faut appliquer une tension supérieure, dans le même bloc, aux lignes de mots avoisinantes non sélectionnées (en vert profond). Dans l'intervalle, une cellule sélectionnée sera lue par ligne de bit pour que l'appareil détermine sa valeur numérique, c'est-à-dire s'il mémorise un 0 ou un 1. La haute tension appliquée sur les grilles des transistors voisins attire des électrons sur la grille flottante, augmentant légèrement la tension de seuil à chaque lecture et perturbant les cellules en cours de fonctionnement. Avec le temps, la tension de seuil d'une cellule dans un état "non programmé", c'est-à-dire qu'elle mémorise un 1, augmente et s'accumule suffisamment pour éventuellement passer à un état "programmé", c'est-à-dire qu'elle mémorise un 0. C'est cela que l'on appelle le phénomène de perturbation de lecture (read perturbation). Le changement d'état est un processus irréversible. Une fois modifiée, la valeur du bit ne se retournera pas vers l'arrière à moins que le bloc ne soit effacé autrement.

Solutions Transcend

La perturbation de lecture peut être réduite en minimisant les lectures excessives. Transcend propose trois solutions différentes pour remédier à ce phénomène.

  1. Algorithme de nivellement d'usure : Cette fonction répartit l'utilisation des cellules de mémoire NAND Flash sur l'ensemble de la mémoire disponible, en s'assurant que les données sont uniformément écrites à l'intérieur du bloc.
  2. Déplacement précoce : Cette fonction détecte et corrige les erreurs potentielles de données. Si les bits d'erreur dans un bloc atteignent la limite supérieure, les données doivent être déplacées vers un autre bloc et le bloc original doit être effacé. (Note: certains produits n'ont pas cette fonction.).
  3. Nouvelles tentatives de lecture: Cette fonction est conçue pour la mémoire flash afin d'ajuster la tension de référence de lecture et d'éliminer l'erreur de lecture.

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