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LSB page refresh based retention error recovery scheme for MLC nand flash

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Science China(Information Sciences) 2016年第4期59卷 121-131页

作者： Haozhi MA Lifang LIU Liyang PAN Jun XU Institute of Microelectronics Tsinghua University Tsinghua National Laboratory for Information Science and Technology

nand flash memories present inevitable decline in reliability due to scaling down and multilevel cell(MLC) technology. High retention error rate in highly program/erase(P/E) cycled blocks induces stronger ECC requirement in system, causing higher spare bits cost and hardware overhead. In this paper, a least significant bit(LSB) page refresh based retention recovery scheme is proposed to improve the retention reliability of highly scaled MLC nand flash. As in the scheme, LSB page refresh operation induces floating gate electron re-injection to compensate charge leakage during long retention time, and realizes retention error rate reduction. Experiment result on 2x-nm MLC nand flash exhibits more than 78% retention error rate reduction. Compared with reported retention error recovery scheme, the proposed scheme presents 2.5 times recovery efficiency promotion and 60% latency reduction.

关键词： nand flash reliability retention refresh data error recovery

基于nand flash的CPU安全启动设计与实现

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计算机工程与科学 2022年第6期44卷 971-978页

作者：龚锐石伟刘威张剑锋王蕾国防科技大学计算机学院湖南长沙410073

nand flash存储器以其容量大、成本低和速度快的优势,在嵌入式系统中得到广泛的应用。但是,由于nand flash固有的器件特性,必须要有驱动才能对其进行读写,存储于其上的代码不能直接执行,因此其并不适合作为系统启动代码的存储介质。一... 详细信息

nand flash存储器以其容量大、成本低和速度快的优势,在嵌入式系统中得到广泛的应用。但是,由于nand flash固有的器件特性,必须要有驱动才能对其进行读写,存储于其上的代码不能直接执行,因此其并不适合作为系统启动代码的存储介质。一般采用NOR flash存储启动代码并直接执行,然后再引导存储于nand flash中的操作系统镜像,这增大了系统成本和功耗。设计并实现了一种基于nand flash的CPU安全启动方法。该方法首先通过软硬件结合的方式,在片内nand flash控制器中增加块映射表结构,并由nand flash中第1块空间存储的代码进行好块寻找和块映射表填写,使nand flash的一部分存储空间可以直接映射为硬件可访问的内存空间,从而使得nand flash可以作为系统启动的存储介质,实现仅需nand flash存储的系统。还提出了一种扩展BootROM的方案,结合nand flash地址映射结构,将片内BootROM的一部分扩展到nand flash的第1块存储空间中,并通过Hash比对验证BootROM,从而有效降低了片内BootROM的设计复杂度,减少了代码量。通过提出的方法,可以有效地实现单nand flash系统的安全启动,降低了系统成本,提高了系统的安全特性。

关键词：安全启动 nand flash 微处理器嵌入式系统可信根

一种弹载信息处理器nand flash高可靠数据管理方法

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航天控制 2022年第1期40卷 76-82页

作者：朱旭锋郭佳鑫胡晓晴梁建强张红北京航天自动控制研究所北京100854

为解决弹载信息处理器nand flash存取关键数据时,采用坏块管理和数据备份机制仍然无法避免的数据错误问题,提出一种nand flash全生命周期高可靠数据管理方法:以DSP软件进行坏块管理为基础,结合一种基于FPGA的改进BCH ECC校验算法,对弹... 详细信息

为解决弹载信息处理器nand flash存取关键数据时,采用坏块管理和数据备份机制仍然无法避免的数据错误问题,提出一种nand flash全生命周期高可靠数据管理方法:以DSP软件进行坏块管理为基础,结合一种基于FPGA的改进BCH ECC校验算法,对弹载信息处理器nand flash全生命周期进行坏块检测评价,来提高数据管理的可靠性。提出的改进BCH ECC校验算法,采用PE单元复用方式实现读取nand flash数据时检9纠8实时检测。相比传统BCH ECC校验算法,该算法检测准确,占用FPGA逻辑资源少,检测速度快,非常适合高可靠性、强实时性弹载信息处理器应用场合。仿真效验结果表明,采用该方法可有效提高nand flash数据管理可靠性。

关键词： nand flash 坏块管理错误检查和纠正高可靠

基于内建自测试电路的nand flash测试方法

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电子与封装 2023年第11期23卷 18-24页

作者：解维坤白月芃季伟伟王厚军电子科技大学自动化学院成都610097 中国电子科技集团公司第五十八研究所江苏无锡214035 电子科技大学深圳高等研究院深圳518110

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,... 详细信息

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。

关键词： nand flash 存储器内建自测试 March-like flash故障类型

基于ATE的nand flash功能测试优化方法

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电子质量 2023年第9期 34-37页

作者：谈元伟韩森李斌李敬胶中国电子科技集团公司第五十八研究所江苏无锡214035

针对利用自动测试设备测试nand flash电路的功能时,遇到坏块就会判定nand flash功能失效的问题,对nand flash功能测试优化方法进行了研究,使用自动测试设备(ATE)测试系统的紧凑型故障存储器(CFM)的功能,通过纠错码(ECC)将测试结果实时... 详细信息

针对利用自动测试设备测试nand flash电路的功能时,遇到坏块就会判定nand flash功能失效的问题,对nand flash功能测试优化方法进行了研究,使用自动测试设备(ATE)测试系统的紧凑型故障存储器(CFM)的功能,通过纠错码(ECC)将测试结果实时捕获到CFM中,测试程序从CFM中即可读取测试通过或者失败的判断,从而可以更加清晰地判别电路存储单元的性能,解决了在测试nand flash电路过程中遇到坏块就判定其功能失效的问题。

关键词： nand flash 自动测试设备纠错码紧凑型故障存储器

适用于FPGA与nand flash阵列星载固态存储器的坏块管理方法

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空间电子技术 2023年第4期20卷 98-103页

作者：张朗张建华王鸣涛方火能袁素春王元乐崔倩中国空间技术研究院西安分院西安710000 陕西航天技术应用研究院有限公司西安710071

随着遥感、雷达、通信技术的快速发展,卫星有效载荷速率爆发式增长,星载固态存储器需要存储的数据量越来越大,存储速率越来越高,存储读写次数越来越多。作为当前星载固存的主流产品,基于FPGA和nand flash的星载固态存储器所需的nand fl... 详细信息

随着遥感、雷达、通信技术的快速发展,卫星有效载荷速率爆发式增长,星载固态存储器需要存储的数据量越来越大,存储速率越来越高,存储读写次数越来越多。作为当前星载固存的主流产品,基于FPGA和nand flash的星载固态存储器所需的nand flash数量越来越多,单片容量越来越大。受限于nand flash的工艺特性,基于FPGA和nand flash的固态存储器在其生命周期内会产生更多的坏块,从而影响记录载荷数据的正确性。针对星载固态存储器使用过程中产生再生坏块问题,提出了一种基于实时坏块检测、标注和坏块数据自主搬移、坏块自主回收的固态存储器坏块管理方案,有效地消除了再生坏块对载荷数据正确性的影响,降低了再生超级坏块数据的错误扩散和重复错误概率。方案已经过测试验证并已具有多个型号飞行经历,是一种简单、高效、可靠的星载固态存储器坏块管理方法。

关键词：坏块管理 nand flash 星载固态存储器

基于nand flash的高帧频大容量CMOS相机的设计

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北华航天工业学院学报 2022年第3期32卷 8-10,13页

作者：潘铮彭呈祥唐琦冯星泰北京空间机电研究所北京100080

针对某星载监视测量系统拍摄帧频高、图像数据量庞大但数据下行能力不足的特点,介绍了一种基于nand flash的新型非易失性高帧频大容量CMOS相机系统的设计方案。该方案选用Onsemi公司生产的IBIS5-1300作为图像传感器,nand flash作为存储... 详细信息

针对某星载监视测量系统拍摄帧频高、图像数据量庞大但数据下行能力不足的特点,介绍了一种基于nand flash的新型非易失性高帧频大容量CMOS相机系统的设计方案。该方案选用Onsemi公司生产的IBIS5-1300作为图像传感器,nand flash作为存储介质,以FPGA作为控制核心,对图像传感器进行可编程开窗及采用并行存储阵列技术,实现了最高40fps帧频下640x512尺寸图像的实时采样,最多可存储1600帧图像,满足了系统数据大容量和高速存储的要求。相机具备图像检索功能,可通过LVDS接口输出任意指定帧计数的图像给计算机。实测结果表明相机系统驱动合理,存储图像数据正确,与计算机通信正常,运行稳定可靠。

关键词： CMOS相机大容量 nand flash 并行存储阵列 FPGA

基于FPGA的nand flash的分区续存的功能设计实现

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电子产品世界 2023年第8期30卷 22-25页

作者：曾锋徐忠锦北京青云航空仪表有限公司北京101399

传统的控制器只能从nand flash存储器的起始位置开始存储数据,会覆盖上次存储的数据,无法进行数据的连续存储。针对该问题,本文设计了一种基于FPGA的简单方便的nand flash分区管理的方法。该方法在nand flash上开辟专用的存储空间,记录... 详细信息

传统的控制器只能从nand flash存储器的起始位置开始存储数据,会覆盖上次存储的数据,无法进行数据的连续存储。针对该问题,本文设计了一种基于FPGA的简单方便的nand flash分区管理的方法。该方法在nand flash上开辟专用的存储空间,记录最新分区信息,将剩余的nand flash空间划成多个分区。本文给出了分区工作机理以及分区控制的状态机图,并进行了验证。

关键词： nand flash FPGA 分区起始地址

基于SV的nand flash控制器功能验证

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传感器技术与应用 2022年第2期10卷 91-98页

作者：吴录辉颜炳佳合肥工业大学安徽合肥

随着存储工艺的发展,nandflash存储架构被提出后,凭借存储量大,读写速度快等优势,迅速成为存储介质的首选。目前,存储系统通过控制器完成与flash闪存颗粒的交互,但随着存储数据越来越巨大,nand flash控制器的稳健性、完备性也越来越受... 详细信息

随着存储工艺的发展,nandflash存储架构被提出后,凭借存储量大,读写速度快等优势,迅速成为存储介质的首选。目前,存储系统通过控制器完成与flash闪存颗粒的交互,但随着存储数据越来越巨大,nand flash控制器的稳健性、完备性也越来越受重视。本文采用System Verilog语言搭建测试环境,并结合SVA断言技术提出新的验证策略,即收集代码覆盖率、功能覆盖率、断言覆盖率三个重要指标,对nand flash控制器模块进行全面有效的验证,确保同步时钟单通道模式下,控制器使用双FSM设计依然符合设计要求。

关键词： System Verilog SVA 功能覆盖率断言覆盖率 nand flash