SSD life expectancy

ATP快速诊断测试(RDT):加速薄弱NAND闪存块的故障从而最大限度地提高可靠性和耐用性

存储技术2020-10-28

有趣的是,并不是每杯咖啡中的所有咖啡豆都是相同的质量;然而,通过正确的工艺和技术,它们完全可以被制成令人满意的饮料。NAND闪存设备中的集成电路(IC)也是如此,例如固态硬盘驱动器(SSD)、存储卡或e.MMC。

 

 

 

从头开始

在ATP ELECTRONICS,一切都始于终点。 可靠性之旅是一个漫长而复杂的过程,但是对于本文,我们将尝试通过这些步骤来简化它。

 

1. 评估应用程序的工作负载的数据使用量

通过与客户的讨论,可确定存储设备将用于什么用途、在什么样工作环境下使用、它将面临哪些物理和机电挑战,以及其他相关因素。在这一阶段,将根据每天的驱动级别(DWPD)和工作温度范围确定耐久性等级。

2. 选择合适的NAND闪存类型

ATP提供了完整的NAND闪存选项,客户可以从中进行选择,以确保存储设备的构建块适合应用程序。根据所需的耐久性等级、预期使用寿命、容量和其他考虑因素,ATP可以帮助客户选择最合适的NAND闪存。ATP的产品组合包括二维(平面)或三维NAND,配置为单层单元(SLC)、多层单元(MLC)、三层单元(TLC)或伪SLC(pSLC)。

3. 执行快速诊断测试(RDT)

在将存储设备与选定的NAND组装后,然后对其进行严格的筛选测试。 此步骤类似于模拟设备中的雷雨/热浪,以测试其是否可以满足客户的要求。 在ATP,我们称此过程为快速诊断测试或RDT,其中使用ATP自建的专有测试仪对驱动器的每个设备和每个区域进行100%的筛选。

 

RDT:确保超强的闪存存储

有些人喜欢浓咖啡,像浓缩咖啡。 在对可靠性和扩展耐用性要求最高的工业应用中,ATP RDT是提供超强闪存存储的最佳方法。

ATP RDT的主要目标是加速薄弱的NAND闪存块的故障,以便仅将最坚固的闪存保留在设备上,从而最大限度地提高可靠的性能和耐用性。 RDT帮助确保ATP产品可以承受极端温度和恶劣的工作条件。

一开始,这似乎是一个具有讽刺意味的过程。对未经训练的人来说,这可能没有意义。 但是事实是,这是为关键任务应用提供最高质量的闪存产品的关键。在RDT下测试了许多参数,但是为了简单起见,本文将重点介绍两个最重要的元素-纠错代码 (ECC)和温度。

图1. ATP设计/制造的RDT工艺允许直接和100%NAND闪存筛选

图2. ATP e.MMC设备被装入专门设计的RDT室中,以便在低温(-40°C)和高温(85°C)时进行热循环测试。 ATP可以根据客户要求进行大批量测试

 

ATP的优势

1. 室温和极端温度下的RDT:挑战ECC的强度

其他模块仅在室温(25°C)下进行测试,这不能严格筛选NAND或测试ECC的真实强度。放宽标准的结果是,由于强块和弱块的ECC性能差异不大,因此识别出的错误更少。这导致较弱的块被隐藏在ECC后面。

由于这些较弱的块没有被标记为“不合适”,因此数据将在不知不觉中写入它们。在使用现场,它们还将面临温度挑战,最终损害设备的可靠性并导致寿命缩短故障。

ATP的RDT要求在室温(25°C)和-40°C至85°C的极端温度范围内对驱动器施加100%的热应力测试,这对ECC的强度提出了挑战,并迫使ECC纠正更多错误。

当达到ECC校正阈值时,更多的弱块可以标记为“无法使用”或“无法校正”。在实际使用中,数据只会写在坚固的模块上,驱动器将能够承受现场的恶劣温度范围。这样可以最大程度地减少使用寿命缩短的故障,延长设备的使用寿命,并确保设备在整个使用寿命期间的可靠运行。

 

2. RDT超出用户区域:100%筛选

大多数模块房通常也只测试用户区。ATP测试整个驱动器,包括用户、元/缓存、备用和固件区域。

 

3. RDT的更严格标准:全面筛选和准确的评级

此筛选过程不仅清除了有缺陷的组件,以防止早期寿命失效。 它还可以检测到以后的坏块,从而使ATP可以准确地对各种产品等级进行评级和分类,以满足特定于应用程序的要求。 该流程可确保所有ATP产品在其保证的使用寿命内提供出色且可靠的性能。此外,ATP的RDT由NAND闪存上的控制器直接执行。 通过消除系统带宽限制,可以加快测试过程。

 

下图和对比表总结了ATP RDT的优点。

图3. ATP的RDT相对于传统老化测试的优势

 

表1.竞争对手的标准老化测试与ATP的RDT之间的比较表

 

结论

就像咖啡豆一样,组成存储设备的NAND闪存块的质量差异是我们ATP电子公司需要解决的现实问题。工业应用程序要求存储具有强健、可靠和持久性,以避免影响运营,并确保投资的价值与总拥有成本(TCO)相符。

通过使用压力促进剂(例如温度),RDT可以确定用于特定应用的合格和不合格模块,因此客户可以放心,闪存设备在工业温度范围内以及各种嵌入式/工业用途的指定使用寿命之内不会失效。 

想要了解更多,请访问ATP网站或联系ATP代表/经销商。

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