固態(tài)硬盤普及了，隨之而來的可靠性和壽命問題越發(fā)引人關(guān)注，特別是隨著NAND閃存工藝的進步，反而越來越不耐用了：MCL NAND閃存再25nm時代還有3000-5000次的編程/擦寫循環(huán)(P/E)，20nm時代就只有3000次了，TLC規(guī)格的更只有是區(qū)區(qū)1000次。
這一切都是NAND閃存技術(shù)本身所決定的因為它經(jīng)過一次P/E就會“磨損”一點，最終被消耗殆盡。那怎么辦呢？NAND閃存還有其他諸多優(yōu)秀特性，就這么拋棄么？
臺灣旺宏電子(Macronix)帶來了新的希望。他們將在本月的2012 IEEE國際電子設(shè)備會議上展示自己的成果：一種可以經(jīng)歷1億多次P/E的自我修復NAND閃存。
而且還不僅僅如此。旺宏電子的一位項目副經(jīng)理Hang-Ting Lue表示，為了測試1億次循環(huán)，他們花了好幾個月的時間，但是“我們不知道這玩意最終什么時候會掛掉，迄今為止我們沒有看到任何壞掉的痕跡”。
旺宏電子的這一成果巧妙地利用了相變內(nèi)存(PCRAM)的技術(shù)。相變內(nèi)存將數(shù)據(jù)存儲在一種硫族化物玻璃上，通過特殊方法加熱使其在導體、絕緣體兩種狀態(tài)之間切換，分別代表0、1兩種數(shù)據(jù)狀態(tài)。
旺宏電子的工程師發(fā)現(xiàn)，將硫族化物玻璃加熱到熔點具備某種修復效果，并發(fā)現(xiàn)在閃存上也可以這么做，所以他們重新設(shè)計了閃存芯片，包含了一個非常迷你的加熱器，用于加熱NAND閃存的存儲單元。
當然，這樣做需要的變化很多，其中最大的一個就是調(diào)整柵極電極，使之可以攜帶電流去加熱存儲單元，再加上為此需要的二極管，工程師們不得不設(shè)計了一種新的存儲陣列架構(gòu)，來存放所有元件。
新的閃存架構(gòu)可以讓電流通過晶體管的柵極，產(chǎn)生脈沖并加熱，而持續(xù)時間只有幾毫秒，溫度會超過800℃，但僅僅局限在柵極附近。這樣一來，NAND閃存就可以隨時自我修復，而在經(jīng)歷了1億次的P/E之后，其中的數(shù)據(jù)仍然保持完整。
那么，這個額外的熱處理過程會不會增加功耗呢？Hang-Ting Lue承認確實會，但加熱過程并不需要頻繁進行，而且一次可以修復一整個扇區(qū)，設(shè)備連接電源并待機的時候也可以這么做，“并不會榨干你的手機電池”。
除了近乎無限的壽命，這種試驗性閃存還有個意料之外的驚喜，那就是加熱也加快了擦除速度，而之前人們認為擦除速度是和溫度無關(guān)的。Hang-Ting Lue認為這可能會帶來新的熱輔助模式閃存。
巧合的是，機械硬盤存儲介質(zhì)的進化中也有一種熱輔助技術(shù)。
Hang-Ting Lue表示旺宏電子會尋求自我修復閃存技術(shù)的商業(yè)化，但未透露具體細節(jié)，他更期待整個產(chǎn)業(yè)都能投入進來，畢竟宏旺電子并不是一家大企業(yè)。
下載文檔
