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HW Storys/HDD, SSD 이야기

열공!! 낸드플래시 보존성.. 최대 1년(2D TLC)~10년(2D SLC) by SK하이닉스 뉴스룸 반도체특강 중

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SK하이닉스 뉴스룸에... (* 이미 보신분들도 많으시겠지만.....) 

메모리 반도체 신뢰성 관련 반도체 특강 자료가 올라와 있어서.. 공부삼아 일부 스크랩해 놓습니다 ^^..

 

 

 

 

ㅁ 이미지 및 원문출처

   ① [반도체 특강, 2020.2.13] 메모리 반도체 신뢰성(Reliability)上- 보존성(Retention)내구성(Endurance)

       [Link] https://news.skhynix.co.kr/post/memory-semiconductor-reliability

   ② [반도체 특강, 2020.04.09] 메모리 반도체의 신뢰성(Reliability)下- 교란성(Disturbance)간섭성(Interference)

       [Link] https://news.skhynix.co.kr/post/reliability-of-memory-semiconductors

 

 

 

ㅁ 위 특강 내용 중 궁금한 부분만 간략하게 살펴 보면...

 

* 위 내용 원문 내용은?? FG기반 평면타입 2D NAND를 중심으로 반도체의 4가지 신뢰성을 설명하고 있습니다.

 

 

 

 


1. 반도체의 4가지 신뢰성 (Reliablility)의 종류

 

▲ 낸드플래시 메모리의 4대 신뢰성 항목

    ① 보존성 (Retention)

    ② 내구성 (Endurance)

    ③ 교란성 (Disturbance)

    ④ 간섭성 (Interference)

 

 

 

 

 

2. 보존성과 내구성은 전혀 다른 이야기!!

 

ㅁ 보존성 (Retention)은??

    - "유지성"이라고 도 하며, 플로팅게이트에 데이터를 얼마나 오랫동안 저장할 수 있느냐 하는것.

       비휘발성 NAND는 제품에 따라서 Cell당 최대 1년(TLC) ~ 10년(SLC)까지 전자를 저장할 수 있어야 한다고 함.

    - 그러나,  Cell의 크기가 작아져 플로팅게이트의 입체 면적이 줄어들면..

      절연막이 얇아지고 전자의 터널링작용으로 금이가기 쉽고, 그 틈으로 전자 누수가 발생할 가능성이 커질 수 있으며,

      한번에 저장할 수 있는 전자 개체수 역시 적어져 데이터 보존 기간도 짧아지게 된다고 함.

 

ㅁ 내구성 (Endurance)은??

     - 데이터를 저장하고 지우기를 반복하는 동작을..  Cell이 최대 몇회까지 견딜 수 있는가를 측정하는 것!!

     - PE Cycling (Ptrogram/Erasure Cycling)이라고 함.

 

ㅁ 보존성 vs 내구성의 상충관계

    - 보존성과 내구성은 NAND 동작상의 신뢰성을 의미합니다.

      보존성은 전자들을 가두어 빠져 나가지 못하도록 하는 능력이고,

      내구성은 반복적인 PE Cycling 수행에 대한 한계 조절 능력이라고 할 수 있지만, 

    - 이 둘은 상충관계 혹인 교환 가능한 거래관계(Trade off)이기 때문에 한쪽이 강하면 다른 한쪽이 약하다고 함.

      즉, 반도체 제품의 기능(속도, 정확도 등)과 신뢰성 사이에도 상충관계가 있고,

      실뢰성 내의 항목들끼리도 서로 Trade off 관계가 있어서..

      제품 스펙을 정할 때 전반적인 능력을 조율하여서 적정한 수준의 제품 레벨을 설정한다고 함.

 

     ※ 내용 중.. 낸드플래시 방식 중.. CTF-Type과 FG-Type 비교설명이 있는데요.

        CTF(Charge Trap Flash) Type은? 내구성을 강화하면 보존성이 약해지고,

        FG(Floating Gate) Type은?? 보존성이 강한 대신 내구성이 약하다고 합니다.

        특히, FG-Type은 PE Cycling을 하면 할수록 Cell 내부의 분자간 인력이 낮아지므로 궁긍적으로 절막이에 금이 생겨 보존성도 떨어지게 된다고 합니다.

 


     ※ 머쨍님 참조!!

        3D의 등장으로 FG-2D-MLC에서 CFT-3D-TLC로 바뀌면서 보존성은 약화하고 내구성은 강화되는 부침이 있었고,

        이를 보완하고자 개별 Cell의 구조, 재질 등에서도 변화가 생겼다는 언급이 있습니다.

        즉, 현재 수명테스트 진행중인.. 하이닉스 3D 낸드의 내구성(쓰기/지우기)은 출중할 수 있다라는 추론이 가능함 ^^..

 

 

 

 

 

3. 교란성 (Disturbance) vs 간섭성 (Interference)

 

* 메모리 반도체의 신뢰성(Reliability) 문제는?? 대부분 시간이 흐른 뒤 발생하는 불량 유형임.

  즉, 반도체의 회로선폭이 좁아지고 용량이 커질수록, 신뢰성 중 교란성 및 간섭성 불량이 많이 발생하게 된다고 함.

 

 

ㅁ 교란성이란??

    - 선택되지 않은 셀에 일시적으로 혹은 장시간 많은 전자가 유입(Charge)돼 발생하는 문제라고 함.

]    

ㅁ 간섭성이란??

    - 교란성은?? 불필요한 전자가 직접 FG내 저장되어 전하량을 변화시키는 현상이라면.....

    - 간섭성은?? Victim셀(인접한 셀들로 부터 영향을 받는 셀)과 일정거리를 두거나 혹은 셀 밖에서 Victim셀에 간섭

을 끼치는 모든 현상이라고 함.

     이는 셀의 동작에 간접적으로 영향을 끼쳐서 데이터, 특히 문턱전압 값을 실제와 다르게 오인하게 만든다고 함.

    -- 원문 보시면...  좀 더 많은 상세한 내용이 있는데요.. 이정도에서 생략합니다 --

 

 

 

 

 

 

 

 

● (의견) 사용기 진행시~ 보존력 Test의 일환으로 파일읽기 Test를 테스트를 진행해보는 이유입니다 ^^..

   ① 즉, Data 보존성과 낸드의 내구성은 전혀 다른 이야기이기 때문입니다.

      - 특히나, 앞으로 쏟아져 나올 QLC낸드 제품을 생각해 보면.....

        장기간 실사용 관점에서.. 보관중인 자료에 대한 Data 보존성이 훨씬 더 중요해집니다.

      - 즉, 작업용 SSD의 경우.. 낸드 품질에 따라서 내구성 문제가 선택의 중요 요소가 되겠지만,

        장기 실사용에 따른 Data의 안전성 측면에서는.. SSD 보존성의 문제를 생각해 봐야합니다.

        * 개인적으로.. 정체모를 낸드가 적용된 저가형 SSD를 추천하지 않는 이유이도 합니다.

 

   ② 그럼, 3D낸드의 보존성은 얼마나 될까?? ^^..

      - 원문글상 보존성 그래프를 보면.. 2D TLC 1년 ~ 2D SLC 10년을 언급하고 있는데요.

        그래프상 2D 공정을 보면.. 10~20나노 수준임을 추정해 볼 수 있습니다.

      - 즉, 3D낸드의 공정은?? 알려지지 않았습니다만.. 약40~60나노 수준일거라는 썰이 있기 때문에...

        재질 변경 및 기술발전을 감안해서 보면.. 2D 낸드 대비해서는 훨씬 더 좋은거라는 정도 추정해 봅니다^^..

 

 

 

 

SSD의 "낸드 내구성"과 "Data 보존성"은 전혀 다른 이야기 입니다!!

빈공간에서 벤치 돌려보는건 SLC버퍼의 최대속도 확인일 뿐.. 신뢰성 확인은 불가능합니다.

SSD에 자료를 채우고, 일정시간 경과 후 채워진 자료의 읽기 Test를 한번씩 진행해 보세요.

 

 

 

 

 

* 열공!! Special thanks, SK Hynix 뉴스룸!!

좀 더 자세한 사항은 원문글을 참고해 보시구요. 그럼 좋은 하루 되세요 ^^..

 

 

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