为什么可靠的NAND闪存对工业物联网至关重要

在未来几年，数百亿台工业物联网（IIoT）设备将被连接起来，并产生从传感器和应用程序收集的大量数据。这些IIoT数据中的很大一部分最终将在边缘存储，处理甚至分析，这要求那里的存储设备能够以高数据完整性更快地做出响应。

IIoT边缘计算面临的一个主要挑战是这些系统将不可避免地遇到的恶劣环境，特别是扩展温度。不幸的是，一个常见的误解是，通过简单地使用现成的工业级NAND组件，为IIoT设备服务的存储系统将能够在通常极端的温度下可靠地运行，这应该足以保证关键任务系统的可靠性。在实践中，采用这种方法可能会导致NAND闪存存储中的设备性能和容错能力达到不可接受的水平，下面将对此进行说明。

NAND 特性、芯片收缩和极端温度的影响

在制造业中，光刻节点收缩或“芯片收缩”往往会增加有缺陷的芯片数量，导致NAND闪存模块和IC的质量不稳定。每个存储单元存储的电子越少，误码数量就会增加，从而降低数据保留率和耐久性。

极端温度会进一步加剧NAND闪存的恶化，并在模块和IC中产生电子动量的变化，从而导致数据保留问题甚至数据丢失。例如，原始误码率（RBER）和早期寿命故障率（ELFR）是由于存储单元的隧道氧化物层中的电子泄漏或保留问题引起的两种现象。在编程/擦除（P / E）循环期间，高温可以加速电子进入或离开电池门并使P / E更容易，但与此同时，电荷陷阱（捕获的电子）在隧道氧化物层的积聚增加。随着时间的推移，这些电荷的去陷印可能导致阈值电压偏移（Vt），从而产生位翻转和保持失败。

在另一个极端情况下，在低温下，电池栅极可能最终产生较低的电荷，并且尽管数据保留得到改善，但增加的隧道氧化物降解可能导致潜在的电介质泄漏。

防止NAND闪存设备发生此类事件的唯一方法是通过严格的可靠性测试程序。

IC 级测试和产品级可靠性演示测试，用于增强可靠性

NAND 闪存 IC 测试可用于验证纠错码 （ECC） 和温度如何影响 NAND 闪存器件的 P/E 耐久性、数据保留和工作寿命。例如，可以在可靠性演示测试（RDT）中跨温度范围测试每1 KB内存的不同ECC水平，以确定针对某些环境因素所需的足够ECC量。

对于产品级测试，可以通过在 -40 ºC 至 +85 ºC 的温度下进行读/写质量保证老化测试来应用相同的 RDT 过程，并对整个驱动器（包括固件、用户区域和其他内存空间）进行逐块评估。经过验证的弱模块可以被滤除并替换为备用模块，以增强NAND器件在其整个生命周期中的整体耐用性，进一步的验证测试可以验证SATA接口上的信号完整性。

ATP 的 ITemp MLC NAND 闪存解决方案采用了此类验证，以支持在恶劣温度下的高产品可靠性和长期产品生命周期要求。

结论

为了实现IIoT应用所需的可靠性，NAND IC元件的一般测试方法是不够的。针对高/低温的高级 RDT 可增强可靠性、延长产品寿命并降低总拥有成本。您的存储解决方案是否能够胜任恶劣环境中的任务？

是呢环保局：郭婷