在未來(lái)幾年，數(shù)百億臺(tái)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）設(shè)備將被連接起來(lái)，并產(chǎn)生從傳感器和應(yīng)用程序收集的大量數(shù)據(jù)。這些IIoT數(shù)據(jù)中的很大一部分最終將在邊緣存儲(chǔ)，處理甚至分析，這要求那里的存儲(chǔ)設(shè)備能夠以高數(shù)據(jù)完整性更快地做出響應(yīng)。

IIoT邊緣計(jì)算面臨的一個(gè)主要挑戰(zhàn)是這些系統(tǒng)將不可避免地遇到的惡劣環(huán)境，特別是擴(kuò)展溫度。不幸的是，一個(gè)常見(jiàn)的誤解是，通過(guò)簡(jiǎn)單地使用現(xiàn)成的工業(yè)級(jí)NAND組件，為IIoT設(shè)備服務(wù)的存儲(chǔ)系統(tǒng)將能夠在通常極端的溫度下可靠地運(yùn)行，這應(yīng)該足以保證關(guān)鍵任務(wù)系統(tǒng)的可靠性。在實(shí)踐中，采用這種方法可能會(huì)導(dǎo)致NAND閃存存儲(chǔ)中的設(shè)備性能和容錯(cuò)能力達(dá)到不可接受的水平，下面將對(duì)此進(jìn)行說(shuō)明。

NAND 特性、芯片收縮和極端溫度的影響

在制造業(yè)中，光刻節(jié)點(diǎn)收縮或“芯片收縮”往往會(huì)增加有缺陷的芯片數(shù)量，導(dǎo)致NAND閃存模塊和IC的質(zhì)量不穩(wěn)定。每個(gè)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的電子越少，誤碼數(shù)量就會(huì)增加，從而降低數(shù)據(jù)保留率和耐久性。

極端溫度會(huì)進(jìn)一步加劇NAND閃存的惡化，并在模塊和IC中產(chǎn)生電子動(dòng)量的變化，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)保留問(wèn)題甚至數(shù)據(jù)丟失。例如，原始誤碼率（RBER）和早期壽命故障率（ELFR）是由于存儲(chǔ)單元的隧道氧化物層中的電子泄漏或保留問(wèn)題引起的兩種現(xiàn)象。在編程/擦除（P / E）循環(huán)期間，高溫可以加速電子進(jìn)入或離開(kāi)電池門并使P / E更容易，但與此同時(shí)，電荷陷阱（捕獲的電子）在隧道氧化物層的積聚增加。隨著時(shí)間的推移，這些電荷的去陷印可能導(dǎo)致閾值電壓偏移（Vt），從而產(chǎn)生位翻轉(zhuǎn)和保持失敗。

在另一個(gè)極端情況下，在低溫下，電池柵極可能最終產(chǎn)生較低的電荷，并且盡管數(shù)據(jù)保留得到改善，但增加的隧道氧化物降解可能導(dǎo)致潛在的電介質(zhì)泄漏。

防止NAND閃存設(shè)備發(fā)生此類事件的唯一方法是通過(guò)嚴(yán)格的可靠性測(cè)試程序。

IC 級(jí)測(cè)試和產(chǎn)品級(jí)可靠性演示測(cè)試，用于增強(qiáng)可靠性

NAND 閃存 IC 測(cè)試可用于驗(yàn)證糾錯(cuò)碼 （ECC） 和溫度如何影響 NAND 閃存器件的 P/E 耐久性、數(shù)據(jù)保留和工作壽命。例如，可以在可靠性演示測(cè)試（RDT）中跨溫度范圍測(cè)試每1 KB內(nèi)存的不同ECC水平，以確定針對(duì)某些環(huán)境因素所需的足夠ECC量。

對(duì)于產(chǎn)品級(jí)測(cè)試，可以通過(guò)在 -40 oC 至 +85 oC 的溫度下進(jìn)行讀/寫質(zhì)量保證老化測(cè)試來(lái)應(yīng)用相同的 RDT 過(guò)程，并對(duì)整個(gè)驅(qū)動(dòng)器（包括固件、用戶區(qū)域和其他內(nèi)存空間）進(jìn)行逐塊評(píng)估。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的弱模塊可以被濾除并替換為備用模塊，以增強(qiáng)NAND器件在其整個(gè)生命周期中的整體耐用性，進(jìn)一步的驗(yàn)證測(cè)試可以驗(yàn)證SATA接口上的信號(hào)完整性。

ATP 的 ITemp MLC NAND 閃存解決方案采用了此類驗(yàn)證，以支持在惡劣溫度下的高產(chǎn)品可靠性和長(zhǎng)期產(chǎn)品生命周期要求。

結(jié)論

為了實(shí)現(xiàn)IIoT應(yīng)用所需的可靠性，NAND IC元件的一般測(cè)試方法是不夠的。針對(duì)高/低溫的高級(jí) RDT 可增強(qiáng)可靠性、延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命并降低總擁有成本。您的存儲(chǔ)解決方案是否能夠勝任惡劣環(huán)境中的任務(wù)？

是呢環(huán)保局：郭婷