Macronix研究出1亿次P/E自我修复NAND

NAND闪存如今已为消费级、企业级市场广泛接纳，速度快、轻便易携、安静无噪音都是它的优势，不过难言之隐就是NAND的P/E循环次数有限，主流的25nm MLC闪存寿命是3000-5000次，如今20nm级MLC NAND普遍不到3000次，TLC甚至不足1000次。
 
　　工艺越来越先进，NAND存储密度越来越高，由于物理结构的原因其寿命也在降低，为此EMC的专家表示NAND需要新的继任者，明年相变技术的PCM就会出现在市场上，它的速度更快，存储密度更高，最关键的是可靠性也会更高。

　　NAND的时代真的要结束了吗？Macronix（台湾旺宏电子）的工程师可不这么认为，在本月的2012年IEEE国际电子设备会议（2012 IEEE International Electron Devices Meeting，IEDM）上他们会提交论文，披露他们对P/E次数达到1亿次的自我修复NAND的研究。

普通的NAND闪存擦除一次数据就会损伤一次物理结构

 　　实际上1亿次寿命还只是目前得到的数据，带队的副处长Hang?Ting Lue表示“实际上还真不知道（这种NAND）是否会坏，目前为止根本没看到其寿命将近的信号。这个1亿次寿命只是过去几个月测试的结果。”
 
　　正常的NAND每次写入数据都会击穿一次隧道氧化层，这是一种物理损害，因此NAND寿命有限，热处理可以修复这种损害，但是要想通过热处理修复这种损害，那就需要在250°C的高温下持续数小时，目前来说这是不可能的。
 
　　这种NAND超长寿命的机理其实也借用了PCM相变技术的某种原理，Macronix的工程师在研究PCM技术时发现其中使用的硫化玻璃（chalcogenide glass）到达熔点时会产生一种热效应。最终他们发现这种效应对NAND也会起作用，因此他们重新设计了NAND的结构，有一个精细的加热器可以加热NAND的存储单元。
 
　　重新设计NAND架构需要做相当多的改变，其中最关键的一个就是栅电极的改变，需要让它携带电流以加热储存单元。为此需要增加额外的二极管电路，这也会增加核心面积，工程师们也不得不重新排列存储电路以降低影响。
 
　　改进后的NAND架构可以让电流通过晶体管的栅极并在数毫秒内形成热脉冲，他们发现这一温度可以达到800°C，不过影响只限于栅极附近。这个热处理过程通过加热器可以修复NAND损伤，即使经过1亿次P/E循环之后，数据依然保存完好。
 
　　由于多了一个额外的热处理过程，这未免让人担心它对电力消耗有较大要求。Hang?Ting Lue承认了这一点，不过表示热处理过程并不频繁发生，而且一次可以修复一个扇区，因此“它并不会榨干你的手机电池。”
 
　　热修复的NAND还有额外的惊喜，它可以带来更快的擦除速度（意味着更快的写入速度），通常来说这是不依赖温度的。Lue表示未来这种技术会带来一箭双雕的效果，既可以大幅延长NAND寿命，也可以加速擦除速度。
 
　　Lue表示Macronix公司已经在此领域取得了突破性进展，但是他没有给出具体的应用时间表，因此这一技术进入市场的时间还是未知数。