01記憶與遺忘

正如艾賓浩斯記憶曲線(xiàn)所示：輸入的信息經(jīng)過(guò)人腦的注意過(guò)程后被學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)的信息進(jìn)入人腦短時(shí)記憶。遺忘在學(xué)習(xí)后立即開(kāi)始，若不及時(shí)加以復(fù)習(xí)，短時(shí)記憶中的信息就會(huì)被遺忘；但遺忘的速度并不均衡——遵循先快后慢的原則。

任何記憶體都會(huì)遺忘，閃存也不例外。對(duì)于閃存，通常用出錯(cuò)率（RBER）來(lái)衡量其對(duì)數(shù)據(jù)的遺忘程度。出錯(cuò)率小于ECC糾錯(cuò)能力的可以被糾錯(cuò)，反之則沒(méi)法糾錯(cuò)。沒(méi)法糾錯(cuò)的數(shù)據(jù)就相當(dāng)于被“遺忘”了。

影響閃存遺忘的因素主要有以下三種：

1.1Read Retry

一般來(lái)說(shuō)，閃存都是用默認(rèn)的讀取參考電壓（Default Vread，簡(jiǎn)稱(chēng)DVread）來(lái)讀取。用默認(rèn)Vread讀取的出錯(cuò)率稱(chēng)之為DRBER。采用最優(yōu)的Vread讀取的數(shù)據(jù)的出錯(cuò)率為最優(yōu)RBER，記為ORBER。相同條件下，ORBER通常比DRBER要小很多。

下圖為某一款閃存在1000P/E cycles，1年40℃保持時(shí)間下，某一個(gè)Block中所有Frame的出錯(cuò)率頻度統(tǒng)計(jì)。其中Frame大小為1Kbyte+Parity。

縱坐標(biāo)是對(duì)應(yīng)RBER的Frame個(gè)數(shù)。ECC是ECC糾錯(cuò)能力。從上圖可以看出，DRBER很多都不能被ECC引擎糾錯(cuò)。如果DRBER不能被ECC引擎糾錯(cuò)，那么就會(huì)啟動(dòng)Read Retry流程。Read Retry就是逐步逼近ORBER的過(guò)程。

下圖說(shuō)明了Read Retry的實(shí)際效果。DR是默認(rèn)Vread。虛線(xiàn)是之前的閾值分布，實(shí)線(xiàn)是現(xiàn)在的閾值分布。區(qū)域A是默認(rèn)讀的出錯(cuò)數(shù)，區(qū)域B+A是當(dāng)前默認(rèn)Vread讀出數(shù)據(jù)的出錯(cuò)bit數(shù)。區(qū)域B就是增加的錯(cuò)誤bit數(shù)。可以看出，默認(rèn)讀出錯(cuò)的增加是很恐怖的。所以需要Read Retry。

而區(qū)域C和區(qū)域D則是前后最優(yōu)Vread下出錯(cuò)的個(gè)數(shù)。很顯然，不管是增加的出錯(cuò)數(shù)還是絕對(duì)出錯(cuò)數(shù)都是很少的。

總結(jié)：Read Retry可以減少數(shù)據(jù)出錯(cuò)率，使得數(shù)據(jù)出錯(cuò)率趨近ORBER。

1.2Retention 與 P/E cycle

P/E cycle和Retention時(shí)間是經(jīng)常一起出現(xiàn)的一對(duì)。很難脫離一個(gè)來(lái)說(shuō)明另一個(gè)對(duì)出錯(cuò)率的影響。由于DRBER變化過(guò)于劇烈，實(shí)際中傾向于用ORBER來(lái)衡量出錯(cuò)率。

下圖是以Retention Time這個(gè)維度來(lái)看一個(gè)Block平均ORBER的變化趨勢(shì)。（最大值離散性比較大，不容易看出規(guī)律）

從圖上可以看出，出錯(cuò)率隨著時(shí)間的增加而增加，然后增加量卻在減小。P/E cycle越大，增加的速度也越大。

這個(gè)趨勢(shì)跟遺忘曲線(xiàn)正好反過(guò)來(lái)。這一點(diǎn)很好理解。出錯(cuò)越多，那么遺忘度就越多。一開(kāi)始出錯(cuò)增加很快，遺忘率就下降很快。

用對(duì)數(shù)函數(shù)來(lái)很好的擬合這個(gè)增減率：

如果用P/E cycle這個(gè)維度來(lái)看待一個(gè)Block的平均ORBER，那么情況會(huì)變得更加有趣。下圖是不同Retention時(shí)間下，出錯(cuò)率跟P/E cycle的關(guān)系：

如圖中所示，在P/E cycle大于100的時(shí)候，出錯(cuò)率跟P/E cycle幾乎是呈線(xiàn)性。總結(jié)：P/E cycle越大，Retention時(shí)間越長(zhǎng)，出錯(cuò)率就越大，遺忘的信息也就越多。

1.3溫度

溫度加劇了混亂度，溫度對(duì)混亂度的加劇可以用著名的阿倫尼烏斯公式（Arrhenius equation ）來(lái)定量描述：

這個(gè)公式說(shuō)明對(duì)于溫度T1下，保持時(shí)間t1等效于溫度T2下等效的保持時(shí)間t2。簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)，就是對(duì)于Flash的出錯(cuò)率來(lái)說(shuō)，在溫度T1下保持t1時(shí)間，跟T2下保持t2時(shí)間是等效的。

不過(guò)這個(gè)公式不能直觀的看出溫度的“威力”。下表可以充分展示這種威力。

上表可以看出，120℃下，保持1個(gè)小時(shí)，相當(dāng)于常溫20℃下保持7.37年。

總結(jié)：高溫是閃存遺忘的一個(gè)重要原因，溫度越高，閃存遺忘信息也就越快。

02延緩遺忘的做法

我們?nèi)祟?lèi)延緩遺忘的有效方法就是復(fù)習(xí)。而閃存延緩遺忘的辦法更多，主要有以下幾種：

增加ECC的糾錯(cuò)能力

這一點(diǎn)本質(zhì)上是延緩了Flash的遺忘。糾錯(cuò)能力強(qiáng)了，那么可以保持的時(shí)間就更久。

刷新

時(shí)不時(shí)的去讀一下閃存，如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)出錯(cuò)超過(guò)一個(gè)閾值，那么就把這些數(shù)據(jù)讀出來(lái)，重新寫(xiě)入Flash的另一個(gè)Block。

3.Read Retry

Read Retry可以減少數(shù)據(jù)出錯(cuò)率，使得數(shù)據(jù)出錯(cuò)率趨近最小出錯(cuò)率。

降低溫度

降低溫度是一個(gè)有效的辦法，只是對(duì)于普通存儲(chǔ)來(lái)說(shuō)，降低溫度成本較高。

硅格（SiliconGo）是得一微電子（YEESTOR）旗下全自主工業(yè)存儲(chǔ)品牌，提供全系列工業(yè)用存儲(chǔ)解決方案，專(zhuān)為工規(guī)/車(chē)規(guī)應(yīng)用而設(shè)計(jì)打造。產(chǎn)品覆蓋2.5寸SATA SSD、mSATA SSD、M.2 SSD、U.2 SSD、BGA SSD、eMMC等規(guī)格類(lèi)型，皆搭載得一微自研的主控芯片，具備完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。適用于各種極端環(huán)境，廣泛應(yīng)用于軌道交通、工業(yè)電腦、服務(wù)器、視頻監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)通訊、電力能源、智能家居、車(chē)載等多個(gè)領(lǐng)域。

此外，得一微通過(guò)其在存儲(chǔ)控制芯片和存儲(chǔ)解決方案的深厚技術(shù)積累，以及對(duì)工業(yè)和汽車(chē)存儲(chǔ)需求的深刻理解，提供定制化的存儲(chǔ)解決方案，以滿(mǎn)足不同行業(yè)和應(yīng)用的特殊需求。

審核編輯：湯梓紅