소개
낸드 플래시 메모리는 휴대용 모바일 기기에서부터 데이터센터에 이르기까지 다양한 장치에서 저장장치로 사용되고 있습니다. 그러나 최근 플래시 셀의 지속적인 슬림화와 미세화 추세에 따라 읽기 방해 문제가 낸드 플래시 메모리 신뢰성 확보의 가장 중요한 이슈로 부각되고 있습니다. 이는 동일한 블록 내에서 많은 양의 읽기 작업이 수행될 경우, 인접셀에 영향을 주어 데이터 오류를 유발하게 되는 현상을 말합니다.
읽기 방해 현상의 원인
모든 NAND 플래시 메모리 셀에는 컨트롤 게이트가 워드 라인에 접속되고, 소스 및 드레인이 동일한 비트 라인상의 인접 셀에 접속 된 플로팅 게이트 트랜지스터가 있습니다. 플로팅 게이트 트랜지스터는 제어 게이트 아래에 위치하며 플로팅 게이트에 저장된 전자의 양은 트랜지스터의 임계 전압을 결정합니다.
특정 플로팅 게이트에 전자가 갇혀 있는지 알아 보려면 메모리 장치가 전체워드를 읽어야 합니다. 선택된 행 (밝은 녹색으로 표시)의 셀을 읽으려면 동일한 블록에서 인접한 선택되지 않은 워드 라인 (짙은 녹색으로 표시)에 더 높은 전압을 적용해야 합니다. 그러는 동안, 하나의 선택된 셀은 그 디바이스가 0 또는 1을 저장하는지 여부와 같은 디지털 값을 결정하기 위해 비트 라인마다 읽기동작이 진행되며, 인접하는 트랜지스터 게이트에 적용된 고전압은 전자를 플로팅 게이트로 약간 끌어 당기고 각각의 판독 값으로 셀 임계 전압을 상승시키고 셀을 교란시킵니다. 시간이 지남에 따라 "언프로그래밍상태” (1을 저장한다는 의미)의 셀 임계 전압은 결국 "프로그래밍 된"상태로 변화할 정도로 증가하고 누적되어 0을 저장한다는 것을 의미하며 이를 “읽기 방해” 현상으로 볼 수 있습니다. 이때 상태 변경은 돌이킬 수 없는 과정으로 한 번 변경되면 반대로 블록을 지우지 않는 한 비트 값이 "플립"되지 않습니다.
트랜센드의 솔루션
읽기 방해 현상은 과도한 읽기작업을 최소화 함으로 줄일 수 있으며, 트랜센드는 이 문제를 해결하기 위해 다음과 같은 3가지의 솔루션을 제안합니다.
- 웨어 레벨링 알고리즘: 이 기능은 낸드 플래시 메모리 셀의 사용을 가용 메모리 전체로 고르게 분포시킴으로써 데이터가 전 블록에서 동일한 빈도로 쓰이도록 만들어 줍니다.
- 조기 이동 : 이 기능은 잠재적인 데이터 오류를 감지하고 수정합니다. 블록의 오류 비트가 최고치에 도달하면 데이터는 다른 블록으로 이동되고 원 블록은 지워집니다. (참고 : 일부 제품에는 이 기능이 없습니다.)
- 읽기 재시도 : 플래시 메모리가 읽기 기준 전압을 조정하고 읽기 오류를 제거시키기 위한 기능입니다.