NAND 闪存 101：使用 X-Temp 克服 NAND 闪存急剧温度变化的挑战

作为存储设备领域的闪亮之星， SSD越来越多地应用于汽车行业。然而，与消费或工业数据存储设备的标准用例不同，SSD 需要与其所服务的车辆相匹配，应对从冰雪世界到严酷沙漠的各种恶劣环境，同时应对快速的温度变化。

不同温度读写带来的跨温效应一直是NAND Flash面临的巨大挑战。这也是很多SSD厂商迫切想要解决的问题。作为存储行业发展的引领者， 群联 提出了一种名为 X-Temp（以交叉温度效应命名）的新解决方案。以下是 X-Temp 如何帮助保持 NAND 闪存的可靠性和数据完整性，即使在剧烈的温度变化下也是如此。

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NAND闪存的弱点

NAND 闪存由数百万个浮栅晶体管组成，用于捕获栅极中的电子。 NAND Flash通过检测电子数量来区分bit 0和bit 1。这种结构使数据存储高效且简单，但在不同温度条件下也暴露了两个重要问题：

1.电子逃逸： 当达到高温时，电子活动变得越来越活跃，浮栅更难按照预期捕获电子，从而导致错误位增加。

2. 跨温效应： 存储单元由具有不同电阻温度系数（随温度变化的电阻程度）的各种材料制成。随着温度从低到高或从高到低，阈值电压V_TH 与参考电压 V 相比，随温度变化更显着_右 [1]。这种温差会导致在不同温度下写入和读取时产生错误位。

虽然SSD的固件有很多纠错机制，但极端温度变化引起的大量错误位仍然难以恢复，导致数据无法纠正，这对于主机或用户来说是不可接受的。

X-Temp 如何解决这些温度问题

想象一下，在 100°F 的晴天，您的汽车会变得多么热。实际温度可能会让你大吃一惊；黑暗的仪表板或方向盘的温度可能高达 157 ̊F [2]。

这意味着车辆中的电子设备可能会经历极端温度和交叉温度条件。跨温度问题对存储来说是一个异常巨大的挑战，特别是在3D NAND设备中，这会增加数据错误位并最终导致数据UECC（不可纠正的纠错码）错误。

低温写入和高温读取是数据错误最坏的情况[3]。为了解决这个问题，群联开发了一种名为X-Temp的创新算法，其核心概念是通过参考刷新数据动态温差检测。当数据写入 NAND 闪存时，还会记录一组代表当前温度的标志。一旦温度变化超过特定范围，就会导致UECC相应升高。作为预防措施，固件将通过将数据重写到备用块来在后台模式下刷新风险数据。

X-Temp特性可以保证数据在几乎相同的温度下写入和读取，即使在极端的跨温环境下也能保证数据的完整性。

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在汽车应用中，大范围的温度变化一直是一个相当大且不可避免的挑战，导致NAND闪存的误码率增加。群联一直致力于提供强大的存储解决方案。通过积极参与数据管理，X-Temp 功能可帮助 SSD 在所有汽车应用中更加可靠。

本文使用的参考文献：

1. 语义学者
2. 亚利桑那州立大学
3. 闪存峰会

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