01記憶與遺忘

正如艾賓浩斯記憶曲線所示：輸入的信息經(jīng)過人腦的注意過程后被學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)的信息進(jìn)入人腦短時(shí)記憶。遺忘在學(xué)習(xí)后立即開始，若不及時(shí)加以復(fù)習(xí)，短時(shí)記憶中的信息就會被遺忘；但遺忘的速度并不均衡——遵循先快后慢的原則。

任何記憶體都會遺忘，閃存也不例外。對于閃存，通常用出錯率（RBER）來衡量其對數(shù)據(jù)的遺忘程度。出錯率小于ECC糾錯能力的可以被糾錯，反之則沒法糾錯。沒法糾錯的數(shù)據(jù)就相當(dāng)于被“遺忘”了。

影響閃存遺忘的因素主要有以下三種：

1.1Read Retry

一般來說，閃存都是用默認(rèn)的讀取參考電壓（Default Vread，簡稱DVread）來讀取。用默認(rèn)Vread讀取的出錯率稱之為DRBER。采用最優(yōu)的Vread讀取的數(shù)據(jù)的出錯率為最優(yōu)RBER，記為ORBER。相同條件下，ORBER通常比DRBER要小很多。

下圖為某一款閃存在1000P/E cycles，1年40℃保持時(shí)間下，某一個(gè)Block中所有Frame的出錯率頻度統(tǒng)計(jì)。其中Frame大小為1Kbyte+Parity。

縱坐標(biāo)是對應(yīng)RBER的Frame個(gè)數(shù)。ECC是ECC糾錯能力。從上圖可以看出，DRBER很多都不能被ECC引擎糾錯。如果DRBER不能被ECC引擎糾錯，那么就會啟動Read Retry流程。Read Retry就是逐步逼近ORBER的過程。

下圖說明了Read Retry的實(shí)際效果。DR是默認(rèn)Vread。虛線是之前的閾值分布，實(shí)線是現(xiàn)在的閾值分布。區(qū)域A是默認(rèn)讀的出錯數(shù)，區(qū)域B+A是當(dāng)前默認(rèn)Vread讀出數(shù)據(jù)的出錯bit數(shù)。區(qū)域B就是增加的錯誤bit數(shù)。可以看出，默認(rèn)讀出錯的增加是很恐怖的。所以需要Read Retry。

而區(qū)域C和區(qū)域D則是前后最優(yōu)Vread下出錯的個(gè)數(shù)。很顯然，不管是增加的出錯數(shù)還是絕對出錯數(shù)都是很少的。

總結(jié)：Read Retry可以減少數(shù)據(jù)出錯率，使得數(shù)據(jù)出錯率趨近ORBER。

1.2Retention 與 P/E cycle

P/E cycle和Retention時(shí)間是經(jīng)常一起出現(xiàn)的一對。很難脫離一個(gè)來說明另一個(gè)對出錯率的影響。由于DRBER變化過于劇烈，實(shí)際中傾向于用ORBER來衡量出錯率。

下圖是以Retention Time這個(gè)維度來看一個(gè)Block平均ORBER的變化趨勢。（最大值離散性比較大，不容易看出規(guī)律）

從圖上可以看出，出錯率隨著時(shí)間的增加而增加，然后增加量卻在減小。P/E cycle越大，增加的速度也越大。

這個(gè)趨勢跟遺忘曲線正好反過來。這一點(diǎn)很好理解。出錯越多，那么遺忘度就越多。一開始出錯增加很快，遺忘率就下降很快。

用對數(shù)函數(shù)來很好的擬合這個(gè)增減率：

如果用P/E cycle這個(gè)維度來看待一個(gè)Block的平均ORBER，那么情況會變得更加有趣。下圖是不同Retention時(shí)間下，出錯率跟P/E cycle的關(guān)系：

如圖中所示，在P/E cycle大于100的時(shí)候，出錯率跟P/E cycle幾乎是呈線性?？偨Y(jié)：P/E cycle越大，Retention時(shí)間越長，出錯率就越大，遺忘的信息也就越多。

1.3溫度

溫度加劇了混亂度，溫度對混亂度的加劇可以用著名的阿倫尼烏斯公式（Arrhenius equation ）來定量描述：

這個(gè)公式說明對于溫度T1下，保持時(shí)間t1等效于溫度T2下等效的保持時(shí)間t2。簡單的來說，就是對于Flash的出錯率來說，在溫度T1下保持t1時(shí)間，跟T2下保持t2時(shí)間是等效的。

不過這個(gè)公式不能直觀的看出溫度的“威力”。下表可以充分展示這種威力。

上表可以看出，120℃下，保持1個(gè)小時(shí)，相當(dāng)于常溫20℃下保持7.37年。

總結(jié)：高溫是閃存遺忘的一個(gè)重要原因，溫度越高，閃存遺忘信息也就越快。

02延緩遺忘的做法

我們?nèi)祟愌泳忂z忘的有效方法就是復(fù)習(xí)。而閃存延緩遺忘的辦法更多，主要有以下幾種：

增加ECC的糾錯能力

這一點(diǎn)本質(zhì)上是延緩了Flash的遺忘。糾錯能力強(qiáng)了，那么可以保持的時(shí)間就更久。

刷新

時(shí)不時(shí)的去讀一下閃存，如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)出錯超過一個(gè)閾值，那么就把這些數(shù)據(jù)讀出來，重新寫入Flash的另一個(gè)Block。

3.Read Retry

Read Retry可以減少數(shù)據(jù)出錯率，使得數(shù)據(jù)出錯率趨近最小出錯率。

降低溫度

降低溫度是一個(gè)有效的辦法，只是對于普通存儲來說，降低溫度成本較高。

硅格（SiliconGo）是得一微電子（YEESTOR）旗下全自主工業(yè)存儲品牌，提供全系列工業(yè)用存儲解決方案，專為工規(guī)/車規(guī)應(yīng)用而設(shè)計(jì)打造。產(chǎn)品覆蓋2.5寸SATA SSD、mSATA SSD、M.2 SSD、U.2 SSD、BGA SSD、eMMC等規(guī)格類型，皆搭載得一微自研的主控芯片，具備完全自主知識產(chǎn)權(quán)。適用于各種極端環(huán)境，廣泛應(yīng)用于軌道交通、工業(yè)電腦、服務(wù)器、視頻監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)通訊、電力能源、智能家居、車載等多個(gè)領(lǐng)域。

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審核編輯：湯梓紅