基于ARM嵌入式μClinux下Nand-Flash的应用设计

在基于ARM嵌入式μClinux操作系统上,介绍一款Nand-Flash的结构、功能和基本工作原理。在综合考虑了Nand-Flash和嵌入式系统的特殊性,设计了一种较大容量Nand-Flash在嵌入式系统上的实现方案。并给出了硬件接口电路和软件驱动编程的实现方法,结合Nand-Flash支持的文件系统方便实现对数据和存储空间的有效管理。实践表明该系统运行可靠、稳定。

嵌入式系统中Nand-Flash的原理及应用

以三星公司的K9F1208UOB芯片为例,详细介绍了Nand-flash存储器芯片的工作原理以及在S3C2440A平台上应用的软硬件设计过程。

NAND-FLASH存储器KM29U128T的软硬件接口设计方法

三星公司的NAND-FLASH存储器KM29U128T存储容量大,速度快且可靠性较高,文章介绍它的软硬件接口设计方法。

基于NAND-Flash的FAT16文件系统的实现

本文介绍了一种以NAND-Flash存储设备为介质,在嵌入式系统中实现FAT16文件系统的方法。NAND-Flash是现在嵌入式系统中的常见存储设备,本文在介绍了NAND-Flash与FAT16文件系统结构特点的基础上,讨论了将FAT16文件系统移植到NAND-Flash这一技术的关键内容和具体实现方法。

一种可配置Nand-Flash控制器的设计

Nand Flash以其优越的性能及更大的容量,在数码产品中得到广泛应用。在嵌入式SoC中集成Nand Flash控制器已成为一种趋势。介绍了一种可配置低功耗的Nand-Flash控制器的设计,兼容各大厂家的Flash芯片。支持8bit和16bit的数据口,内部具有可配置的FIFO自动时钟控制。在80MHz频率下,该设计的数据传输率可达到Nand Flash能承受的最大值,占用CPU资源少,满足了实际应用的设计要求。该设计已通过仿真和芯片验证测试。

数字集成电路电离总剂量辐射效应原位测试系统的研究与实现

电离总剂量效应将会导致数字集成电路电参数超差,甚至功能失效。目前数字集成电路的电离总剂量效应试验主要采用移位测试,移位测试需要一定时间将器件移动到测试机上进行测试,移动耗费的时间将导致器件有不同程度的退火,同时只有在移位测试过程中才能获得辐射效应数据,相较于在线原位测试数据量较少。数字集成电路测试系统采用PXI系统,系统内装配数字向量测试模块和电源量测模块,同时编写了测试软件和制作了测试板。通过对一款NAND Flash存储器进行在线原位辐照测试,测试结果满足对数字集成电路在X射线辐照过程中的DC、AC及功能测试要求。系统的装备应用为未来应用到各种加速器或其他辐射源的数字集成电路的在线测试奠定了基础。

基于均衡损耗的数据存储系统设计

针对目前存储器使用寿命短、成本高的问题,选择使用国产微控制器GD32降低成本,采用均衡损耗算法延长存储器寿命,设计了大容量数据存储系统。系统以GD32为控制核心,两片NAND Flash为存储介质,通过GD32自带的EXMC接口进行连接,使用两路RS422与上位机进行数据通信,一路传输存储数据,一路进行命令控制,利用上位机控制存储器的状态,通过均衡损耗算法控制NAND Flash块的磨损程度。经过测试,系统存储容量达到32 GB,写入速度达到1 MB/s,NAND Flash使用寿命提高,性能稳定,能够满足长时间使用、大容量数据存储的需要。

通过PO-KELM的3D NAND FLASH寿命预测方法研究

随着半导体行业的快速发展,以及各种芯片国产化的趋势越来越明显,3D NAND FLASH作为当前存储器件的重要代表,其寿命预测对于保障系统可靠性至关重要。因此,通过硬件搭建现场可编程门阵列采集平台,对3D NAND FLASH进行特性分析,在不同擦除/写入次数下模拟FLASH可能发生的不同误码情况,分析耐久性、数据保持特性以及读、写干扰特性的变化趋势。同时提出鹦鹉优化器改进的核极限机器学习机,由于核极限学习机参数寻优困难,鹦鹉优化器通过搜索位置提高参数寻优速度和准确度。采用将已使用的循环次数作为输出结果对FLASH进行寿命预测。实验结果表明,相比其他机器学习,采用鹦鹉优化的核极限学习机预测模型精度可以达到98.5%,在提升训练速度和准确度中具有重要的现实意义。

3D NAND闪存中氟攻击问题引起的字线漏电的改进

随着3D NAND闪存向更高层数堆叠,后栅工艺下,金属钨(W)栅字线(WL)层填充工艺面临的挑战进一步增大.由于填充路径增长,钨栅在沉积过程中易产生空洞,造成含氟(F)副产物的聚集,引起氟攻击问题.具体表现为,在后续高温制程的激发下,含氟副产物向周围结构扩散,侵蚀其周边氧化物层,导致字线漏电,影响器件的良率及可靠性.本文首先分析了在3D NAND闪存中氟攻击的微观原理,并提出了通过低压退火改善氟攻击问题的方法.接下来对平面薄膜叠层与三维填充结构进行常压与低压下的退火实验,并使用多种方法对残留氟元素的浓度与分布进行表征.实验结果表明,适当条件下的低压退火,使得钨栅中的残余氟有效地被排出,可以有效降低字线的漏电指数,提高3D NAND闪存的质量.

减轻读干扰的垃圾回收算法

NAND闪存凭借许多特点让其在各种应用场景中得到广泛的应用,例如手机、平板电脑等,但是闪存也有两个受关注的特性:使用寿命和数据的可靠性。在闪存的使用过程中,读干扰对数据准确性的影响会随着时间的增长变大,因此,通过对读干扰造成的影响进行研究,提出了一种减轻读干扰的垃圾回收算法FRT-GC,该算法通过对每个闪存块的使用次数和使用频率进行统计计算,在合适的时机启动垃圾回收,最大限度地减轻读干扰造成的影响。实验验证该算法在减轻读干扰方面有很好的效果。

基于自适应块分配策略的NAND闪存垃圾回收算法

在NAND闪存垃圾回收算法中,冷热分离可以提高垃圾回收效率。但是,现有算法将数据分为固定数量的类,没有考虑数据写入过程中热度的聚类变化。为了解决这一问题,对基于自适应块分配策略的垃圾回收算法进行研究。通过监督受害块的有效页比例和分配块的写入频率来调节块分配池大小,避免数据热度分类不准确带来的块闲置问题,实现更高效的冷热分离。实验结果表明,该算法在降低垃圾回收开销以及提高磨损均衡程度上均有所提升。

3D NAND闪存中TiN与氧化表面F吸附作用的第一性原理研究

随着3D NAND技术的发展,存储阵列工艺的堆叠层数越来越高,后栅工艺中金属钨(W)栅字线(WL)层填充的工艺也面临越来越严峻的挑战.钨栅沉积工艺中的主要挑战在于氟攻击问题,钨栅填充时产生的空洞导致了含氟(F)副产物的积聚,并在后续高温制程的激发下,扩散侵蚀其周边氧化物层,致使字线漏电,严重影响器件的良率及可靠性.为改善氟攻击问题,通常在钨栅沉积之前再沉积一层薄的氮化钛作为阻挡层.然而在对栅极叠层组分分析中发现,F元素聚集在TiN薄膜表面,并且难以通过退火排出.本文采用第一性原理计算,研究了TiN薄膜表面吸附含F物种的情况,提出TiN的表面氧化能加剧对含F物种的吸附作用,仿真结果指导了栅极工艺过程的优化方向.基于第一性原理计算结果,提出氨气吹扫表面处理方法,有效改善了3D NAND中的氟攻击问题,将字线漏电率降低25%,晶圆翘曲度降低43%.

基于USB 3.0的NAND FLASH数据存储设计

由于目前采用的串口和USB 2.0检测坏块、实现数据读取的方法存在数据读取慢以及数据稳定性低的问题,而在高速大容量存储装置设计中,存储器通常采用NAND FLASH,故提出一种基于USB 3.0总线的NAND FLASH数据存储设计。采用FPGA作为逻辑主控单元,选用USB 3.0芯片CYUSB3014作为FPGA与上位机的通信桥梁,并在FPGA软件上设计ECC数据校验纠错以及NAND FLASH的坏块管理。用户可通过上位机实现数据读取、擦除以及分析。实验结果表明,所设计系统可通过USB 3.0接口将NAND FLASH中存储的数据传输到上位机,传输速度实际可达39 MB/s。

基于UVM的加解扰模块验证

基于UVM验证方法学,文章构建了一个针对NAND闪存主控芯片中加解扰模块的验证平台。该验证平台能够对加解扰模块进行全面的功能验证,并具备基本的复位验证功能,不仅能满足常规激励的需求,还能实现激励的随机化。此外,该验证平台具有一定的复用性和扩展性,能够通过扩展task和基本testcase来满足新的验证需求。

基于P-BiCS架构的hynix 3D Nand Flash产品结构分析

阐述随着电子产品及大数据信息存储应用需求增加,3D Nand Flash产品市场持续增长。介绍一种主流的3D Nand Flash技术架构,并分析应用P-BiCS架构的hynix 3D Nand Flash产品的结构及成分。

一种具有断电续写功能的存储器系统设计

针对弹舰载存储器在复杂环境下可能出现偶然掉电的问题,提出了一种具有断电续写功能的存储器解决方案,避免存储器在弹箭上偶发性掉电恢复之后上次存储的数据被新的数据覆盖。在边擦边写基础上实现了断电续写技术,且为了满足数据写入速率使用交叉双平面编程。通过地面测试台模拟弹上系统发送数据,大量测试结果表明,该设计实现了断电续写的功能,可以实现对数据的稳定存储,且验证了系统的可靠性。

基于FPGA的大容量瞬态信号存储测试系统

针对触发式瞬态信号存储测试系统的不足,基于FPGA设计了连续采集模式的大容量瞬态信号存储测试系统,由FPGA控制高速AD转换芯片对12路冲击加速度信号进行连续同步采集,最高采样频率为100kHz,并实时将采集到的数据连续存储到大容量FLASH;系统内部集成网络接口芯片,上位机可以通过RJ45接口快速读取测试系统中存储的数据;测试系统在水平碰撞试验中进行了应用,通过试验验证了系统的有效性。

机载高速数据回传系统设计

在航天飞行器交会仿真飞行试验中,不仅需要获取飞行数据,还要考虑产品回收后数据回传的实时性和可靠性。针对现有大容量数据回传系统速度慢、耗时长的问题,文中提出一种基于带宽高、容量大的FLASH阵列和支持USB 3.0接口的高速数据回传系统。该系统的硬件设计使用FT600芯片作为USB 3.0接口电路的控制芯片,采用流水线技术和并行总线工作方式的NAND FLASH阵列作为大容量存储器。软件设计中使用现场可编程门阵列(FPGA)作为主控,控制FT600芯片高速读取FLASH阵列中的大容量数据,完成系统与上位机之间进行的数据交互。测试结果表明,FLASH阵列的数据读取速度达到225 MB/s,USB 3.0接口数据回传的平均速率达到187 MB/s,可以保证数据的快速传输和可靠性,能够有效地解决大容量数据高速回传问题。

重离子辐照引发的25 nm NAND Flash存储器数据位翻转

为研究不同注量下浮栅存储单元位翻转特点及其翻转截面变化,以及重离子入射导致的多单元翻转,以两款25 nm NAND Flash存储器为载体开展了重离子实验研究。实验结果表明,单个重离子在击中存储单元灵敏体积的情况下足以引起位翻转,位翻转比率随着注量累积基本呈线性变化。由于处于编程状态阈值电压分布低压区的存储单元倾向于在相邻或靠近的地址上集中分布,随着注量累积,这类存储单元数量迅速减少,而其他大量存储单元的翻转数增长率变化不明显,因此位翻转截面随注量累积呈下降趋势。重离子导致两款器件出现多单元翻转,多单元翻转呈现单列、双列以及列间隔等结构。利用离子电离径迹模型估算得到离子电离有效径迹半径,可以判定多单元翻转是由于一个离子的电离有效径迹覆盖了多个存储单元。

基于内建自测试电路的NAND Flash测试方法

随着NAND Flash在存储器市场中的占比与日俱增,对NAND Flash的测试需求也越来越大。针对NAND Flash存储器中存在的故障类型进行讨论,并对现有测试算法进行分析,为提高故障覆盖率以及降低测试时间,对现有的March-like测试算法做出改进,改进算法比March-like算法的故障覆盖率提高了16.7%,测试时间减少了30%。完成存储器内建自测试(MBIST)电路设计,设计了FPGA最小系统板并进行板级验证,结果验证了MBIST电路以及改进的测试算法的可行性。