为NAND续命:页隔离技术如何让“坏块“重获新生?

当年特斯拉因闪存故障召回15.8万辆Model S和Model X时,整个行业意识到一个被忽视的真相:即便在SSD普及的今天,我们依然深度依赖的NAND Flash闪存,正被耐久性和可靠性两大顽疾困扰。Program/Erase(P/E)循环导致的磨损老化、Cell间干扰引发的错误累积,让大量闪存块提前沦为"坏块",不仅造成存储资源浪费,更可能引发关键系统故障。

来自弗吉尼亚大学的M. Ceylan Morgul博士和Mircea Stan博士在IIRW 2024上提出的"页隔离(Page Isolation)"技术,为NAND Flash闪存开辟了第二条生命通道。这项看似简单的创新,通过重构闪存页面的使用逻辑,让原本因不可纠正错误(UE)报废的块重获利用价值,在不显著增加硬件成本的前提下,实现了可靠性与寿命的双重突破。

要理解页隔离技术的革命性,首先需要直面NAND Flash闪存的底层缺陷。无论是2D浮栅型NAND还是3D电荷俘获型NAND,其工作原理都依赖于电子在栅极间的强制迁移——编程(Program)时注入电子,擦除(Erase)时抽出电子。这种物理过程带来了两个无法回避的问题:

每一次P/E循环都会对闪存Cell的氧化层造成微小损伤,导致电子俘获现象加剧。这直接引发阈值电压(Threshold Voltage)的两大变化:要么是分布曲线整体偏移,要么是曲线宽度显著拉宽。当阈值电压的离散度超过纠错码(ECC)的校正能力时,不可纠正错误(UE)就会出现,此时整个块会被标记为"坏块"并停止使用。

对于汽车电子、工业控制等需要长期稳定运行的

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