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第2版 閃存技術、產品和原理全面解析

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第2版 閃存技術、產品和原理全面解析



第2版 閃存技術、產品和原理全面解析


讀者們好 ， 電子書<閃存技術、產品和發展趨勢全面解析(第二版)>現在已經完成更新了 ， 相比上一版 ， 除了調整小字體使內容緊湊外 ， 重點還補充第四章和增加第九章（大概增加35頁內容） 。由于篇幅很長 ， 下面僅僅列出更新內容涉及的目錄介紹：
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今天 ， 重點聊聊閃存可靠性等問題 。閃存技術對大家來說 ， 已經不是什么新鮮技術 。但對可靠性、擦寫次數和故障率等問題充滿擔憂 。所以 ， 筆者覺得非常有必要通過以下幾點 ， 談談閃存這方面的問題 ， 緩解大家的疑慮和擔憂 。
閃存介質為什么會有擦寫壽命的限制？
閃存介質中 ， 保存數據的基本單元被稱為Cell 。每個Cell通過注入、釋放電子來記錄不同的數據 。電子在Cell中進出 ， 會對Cell產生磨損；隨著磨損程度的增加 ， Cell中的電子出現逃逸的概率會不斷增加 ， 進而導致Cell所保存的數據出現跳變 。(舉個例子 ， 某個Cell最開始保存的二進制數據是10 ， 一段時間后再讀取該Cell ， 二進制數據可能就變成了11) 。
因為閃存中保存的數據有一定的概率出現跳變 ， 因此需要配合ECC算法(Error-Correcting Code)來使用 。
寫入數據時 ， ECC引擎基于原始數據計算出冗余數據 ， 并將原始數據和冗余數據同時保存 。
讀取數據時 ， 原始數據和冗余數據一并被讀出 ， 并通過ECC引擎檢查錯誤并糾正錯誤 ， 最終得到正確的原始數據 。
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閃存所保存的數據出現跳變的數量 ， 隨著擦寫次數的增加而增加 。當擦寫次數達到一定的閾值后 ， 閃存中保存的數據出現跳變的數量會增大到ECC引擎無法糾正的程度 ， 進而導致數據無法被讀出 。這個閾值就是閃存的最大擦寫次數 。

LDPC算法為什么可以提升閃存的擦寫壽命？
閃存所保存的數據 ， 在保存一段時間后 ， 會出現跳變；且出現跳變的數量 ， 隨著擦寫次數的增加而增加 。因此 ， SSD內部需要有ECC引擎進行數據檢錯和糾錯 。
在SSD領域 ， 當前標準的ECC算法是BCH算法(該算法以三位作者的名字首字母命名) ， 可以滿足絕大多數SSD的糾錯需求 。閃存介質所宣稱的最大擦寫次數 ， 就是基于BCH算法來給出的 。
但隨著TLC介質和3D NAND的普遍應用 ， 同樣的數據塊 ， 其壽命末期的出錯率將會大大增加 ， BCH編碼的糾錯能力顯得非常無力 ， 這也使得LDPC糾錯算法在SSD領域有了用武之地 。
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LDPC算法是一個糾錯能力很強的算法(相比BCH ， 可以糾正更多的數據跳變) ， 復雜度較高 ， 最早應用于通信行業 。

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