本次論壇除了邀請了國內(nèi)知名專家外，也邀請了意大利NplusT公司的Tamas Kerekes做了針對ONFI 5以及以后的NAND特性測試和分析的技術(shù)分享，討論在更高速度,1.6GT/2.0GT/2.4GT以及更新的封裝如BGA154情況下，如何針對NAND特性做更高效的特性分析。
值得一提的是，論壇開始第一個技術(shù)報(bào)告環(huán)節(jié)中的4家公司中三家都使用了NplusT公司的NanoCycler HS系列產(chǎn)品（1.6GT）在產(chǎn)品研發(fā)階段來驗(yàn)證NAND的特性。另外，被國內(nèi)所熟知的全球知名的企業(yè)級NVMe SSD controller公司MicroChip (原PMC Sierra/MicroSemi) 公司在2021/6/10日發(fā)表在Electronics 2021上的“Assessing the Role of Program Suspend Operation in 3D”一文其中也是使用NanoCycler測試獲得的數(shù)據(jù)。希望獲得原文全文的朋友可以通過文后二維碼聯(lián)系我們。下面是該篇文章的摘要供參考。
Assessing the Role of Program Suspend Operation in 3D
Abstract: 3D NAND Flash is the preferred storage medium for dense mass storage applications,
including Solid State Drives and multimedia cards. Improving the latency of these systems is a
mandatory task to narrow the gap between computing elements, such as CPUs and GPUs, and the
storage environment. To this extent, relatively time-consuming operations in the storage media,
such as data programming and data erasing, need to be prioritized and be potentially suspendable
by shorter operations, like data reading, in order to improve the overall system quality of service.
However, such benefits are strongly dependent on the storage characteristics and on the timing of the
single operations. In this work, we investigate, through an extensive characterization, the impacts of
suspending the data programming operation in a 3D NAND Flash device. System-level simulations
proved that such operations must be carefully characterized before exercising them on Solid State
Drives to eventually understand the performance benefits introduced and to disclose all the potential
shortcomings.
Keywords: program suspend; 3D NAND Flash; Solid State Drives
下面是Tamas Kerekes在本次論壇上的演講的視頻，由于每位嘉賓的演講時間嚴(yán)格控制在20min之內(nèi)，所以該視頻大概只有18min。
視頻一 Tamas Kerekes 《NAND Characterization for ONFI 5 and Beyond》演講視頻
另外，我們計(jì)劃在2022年1月中下旬再次邀請Tamas Kerekes針對NAND特性測試做一次live seminar，大家對于想聽到哪些方面的主題可以暢所欲言，提前聯(lián)系我們安排。下面是本次論壇的一個簡單回顧，供沒有時間參與的朋友了解。
2021-12-20 14:09
2021年12月18日14:00-17:00，CCF YOCSEF上海邀請了來自高校和企業(yè)的嘉賓，以“新一代閃存存儲可靠性問題路在何方？”為主題展開了一次線上技術(shù)論壇，目的是集中專家力量，討論閃存的可靠性問題。首先，CCF YOCSEF上海主席蔣力的致辭為本次論壇拉開了序幕。
在第一個技術(shù)報(bào)告環(huán)節(jié)中，中國科學(xué)院微電子研究所王頎研究員的報(bào)告題為《三維NAND閃存選擇性重編程及高效重讀糾錯算法研究》，國家海外青年特聘專家，山東省杰出青年基金獲得者，山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院教授陳杰智的報(bào)告題為《三維閃存可靠性特性研究及優(yōu)化策略》，得一微電子（YEESTOR）閃存部門經(jīng)理葉敏的報(bào)告題為《3D NAND Flash的失效表現(xiàn)》，深圳大普微電子科技有限公司研發(fā)經(jīng)理?xiàng)罘f的報(bào)告題為《企業(yè)級SSD可靠性的特點(diǎn)和驗(yàn)證方法思考》，最后，NplusT CEO Tamas Kerekes報(bào)告題目為《NAND Characterization for ONFI 5 and Beyond》。
五位嘉賓從閃存可靠性特征、失效表現(xiàn)和驗(yàn)證方法等多個維度展開研究，介紹了目前三維閃存已經(jīng)步入超高密度，超大容量的時代，隨著尺寸縮小、堆疊層數(shù)增加所帶來的嚴(yán)重的可靠性下降問題，從介質(zhì)材料發(fā)展存在的挑戰(zhàn)，選擇性重編程、糾錯算法等閃存控制器算法優(yōu)化，消費(fèi)級和企業(yè)級閃存盤在實(shí)際應(yīng)用時存在的可靠性特點(diǎn)和失效表現(xiàn)進(jìn)行探討，為聽眾帶來了一場關(guān)于閃存可靠性問題的探討以及未來閃存部署過程中應(yīng)該面臨的挑戰(zhàn)和解決方案的探索。
第二個環(huán)節(jié)是思辨環(huán)節(jié)，為提升論壇互動和討論氛圍，此環(huán)節(jié)采用了報(bào)告嘉賓+特邀嘉賓+在線舉手參與的聽眾的形式。三位特邀嘉賓是來自華中科技大學(xué)的博士后張猛，哈爾濱工業(yè)大學(xué)的博士生馮驊以及華東師范大學(xué)的博士生呂熠娜。
在思辨環(huán)節(jié)中，論壇拋出了三個思辨話題：
問題一：閃存的可靠性問題真的很重要嗎？
問題二：當(dāng)前閃存的可靠性的主要挑戰(zhàn)是什么？
問題三：在實(shí)際部署中，閃存可靠性的問題如何規(guī)避？
圍繞這三個問題，與會者展開了熱烈討論。
嘉賓一的觀點(diǎn)：閃存的可靠性問題存在且很重要。這是因?yàn)樵诟鱾€層級上，器件，算法，電路，系統(tǒng)有了很多可靠性解決方案。王老師指出跨層級設(shè)計(jì)非常重要。而閃存的可靠性挑戰(zhàn)主要來自材料，堆疊層數(shù)的增加，每一層厚度減小，直接影響存儲元的存儲電荷量。那么在器件層面是否有可靠性退化。在談到對閃存實(shí)際部署時，需要考慮數(shù)據(jù)特征。另外，針對不同的應(yīng)用場景，例如企業(yè)級產(chǎn)品需要保證溫度的均勻性。在消費(fèi)級產(chǎn)品，需要保證關(guān)鍵數(shù)據(jù)的備份。目前分級存儲方案可以考慮。
嘉賓二的觀點(diǎn)：只要使用閃存，那么可靠性問題就非常重要。從目前的市場需求來看，用戶層面和閃存制造商所考慮的可靠性側(cè)重點(diǎn)不同，生產(chǎn)廠商注重從器件電路設(shè)計(jì)來解決。而用戶角度來看只要數(shù)據(jù)不丟失就可靠。因此建議應(yīng)該實(shí)現(xiàn)從底層到頂層都可靠性。而在談到閃存可靠性挑戰(zhàn)時，陳老師指出主要來自對底層技術(shù)不了解。可靠性是器件工藝本身存在的，可靠性在系統(tǒng)層面的挑戰(zhàn)在于如何基于底層技術(shù)發(fā)展，如何把握底層可靠性特點(diǎn)，然后針對性優(yōu)化。歸根結(jié)底就是要實(shí)現(xiàn)協(xié)同優(yōu)化。在針對閃存的實(shí)際部署時，需要考慮數(shù)據(jù)的特征和應(yīng)用場景。
嘉賓三的觀點(diǎn)：在可靠性這一塊是分層次的，工業(yè)級對可靠性要求很高，而對可靠性要求越高，成本越高。消費(fèi)級則沒那么高，且不考慮擊穿等問題。工業(yè)級和企業(yè)級對可靠性要求很高，可能需要加RAID機(jī)制，還對存放什么數(shù)據(jù)有關(guān)。當(dāng)談到閃存可靠性挑戰(zhàn)時，需要操作系統(tǒng)告訴底層哪些數(shù)據(jù)的可靠性需求較高，那么將這類數(shù)據(jù)存放在更可靠性的盤上。如果能把數(shù)據(jù)準(zhǔn)確分開，將數(shù)據(jù)的可靠性需求考慮進(jìn)來會對閃存可靠性解決很有幫助。
嘉賓四的觀點(diǎn)：閃存對存儲來說是底層基礎(chǔ)，企業(yè)是基于可靠性進(jìn)行分析的，有了底層的可靠性，上層應(yīng)用和生產(chǎn)廠商可以基于可靠性做相應(yīng)的方法。上層應(yīng)用廠商使用量和性價(jià)比就會更高。在實(shí)際部署時，對于企業(yè)存儲會選擇分層，元數(shù)據(jù)采用SCM產(chǎn)品，下層部署TLC產(chǎn)品，來滿足不同的應(yīng)用需求。
嘉賓五的觀點(diǎn)：閃存可靠性問題很重要。數(shù)據(jù)存儲最基本的要求就是可靠，如果數(shù)據(jù)存儲的可靠性不能保證，閃存存儲容量即使做得再大，密度再高，性能再好也沒有意義。對于消費(fèi)級，尤其是軍事、航天領(lǐng)域，因?yàn)榭煽啃詫?dǎo)致重要資料的丟失會帶來損失。解決閃存可靠性是未來閃存發(fā)展中必須解決的重大基礎(chǔ)問題。可靠性挑戰(zhàn)來源閃存發(fā)展中，帶來的電子泄露、讀寫干擾、溫度等多種因素的影響。最終可以歸結(jié)為噪聲影響，閾值電壓分布影響以及原始誤碼率情況。
嘉賓六的觀點(diǎn)：閃存可靠性涉及數(shù)據(jù)安全。企業(yè)級用戶更注重可靠性，例如采用磁盤陣列和異地存儲等措施。數(shù)據(jù)中心和企業(yè)級用戶的存儲設(shè)備工作關(guān)鍵更加安全，可靠性容易維護(hù)。消費(fèi)級產(chǎn)品可靠性維護(hù)難度高，各個用戶的使用環(huán)境和習(xí)慣不同，另外還要關(guān)注性價(jià)比。當(dāng)聊到閃存可靠性挑戰(zhàn)時，馮博指出高密度和高性能一直是閃存的發(fā)展方向，隨著閃存密度的提升，閃存讀取窗口迅速降低，對電荷波動更加明顯。即使增加堆疊層數(shù)，也不能降低位密度生產(chǎn)成本，因此閃存可靠性問題制約其向更高密度發(fā)展。
嘉賓七的觀點(diǎn)：從介質(zhì)特征角度出發(fā)，討論目前閃存存在嚴(yán)重的制程差異。這主要體現(xiàn)在閃存塊間差異、層間差異以及頁面之間可靠性差異，因此在現(xiàn)有的閃存控制器算法下，閃存是否可靠性取決于數(shù)據(jù)存放在閃存的哪個位置，有的時候相對可靠，有的時候又相對不可靠。因此，閃存制程差異在解決可靠性問題時需要考慮進(jìn)來。呂博指出可靠性挑戰(zhàn)在于介質(zhì)發(fā)展中氧化層逐漸變薄，導(dǎo)致電子泄露以及嚴(yán)重的讀寫干擾等問題。即便是將閃存應(yīng)用在讀密集型場景下，也會因?yàn)槎几蓴_導(dǎo)致數(shù)據(jù)頻繁重寫，帶來壽命的顯著下降。因此，需要設(shè)計(jì)更加智能的FTL算法來綜合考慮上層應(yīng)用行為特征，數(shù)據(jù)特征等，以及應(yīng)對底層可靠性變化，從而在閃存控制器內(nèi)部做出相應(yīng)算法優(yōu)化。
在思辨環(huán)節(jié)，線上的聽眾紛紛提問，對本次論壇的問題進(jìn)行了熱烈的技術(shù)碰撞和交流。與會嘉賓認(rèn)為閃存的可靠性問題任重道遠(yuǎn)，未來需要結(jié)合場景、負(fù)載、控制、材料等多個角度展開深入的研究。本次技術(shù)論壇在與會嘉賓與聽眾的熱烈討論中圓滿結(jié)束。
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提示：Saniffer公司最近一周全面更新了針對PCIe Gen 5的各種工具，涉及到Gen5協(xié)議分析，性能/功能/協(xié)議兼容性測試，熱插拔，功耗，電壓拉偏，環(huán)境搭建等諸多方面，支持目前主流廠商Gen5 SSD的各種接口，包括U2, U.3, M.2, AIC, E1.S, E1.L, E3.S, E3.L等，其中針對NAND特性分析和測試相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)也做了大量更新，具體信息可以訪問saniffer官方網(wǎng)站（https://www.saniffer.com/cn/downloads/）下載“PCIe Gen 4&5NVMe SSD測試環(huán)境搭建和常用工具圖解 5.6”文檔，也可以掃描下面的微信獲取。
關(guān)于Saniffer公司? ? ? ? ??
Saniffer公司位于上海張江高科技園區(qū)，是國內(nèi)唯一專注于SSD以及存儲系統(tǒng)測試工具領(lǐng)域的綜合服務(wù)提供商，涉及測試工具覆蓋了存儲生態(tài)的各個環(huán)節(jié)，從芯片開發(fā)，底層固件和驅(qū)動開發(fā)/驗(yàn)證，測試工程，應(yīng)用工程，RDT可靠性測試，一直到生產(chǎn)測試。測試的產(chǎn)品涉及存儲控制器IP，芯片，HDD/SSD，存儲系統(tǒng)，服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備研發(fā)，設(shè)計(jì)，生產(chǎn)和制造。
Saniffer提供的測試方案包括并不限于下面相關(guān)技術(shù)：
l計(jì)算/網(wǎng)絡(luò)/存儲相關(guān)總線技術(shù)
–PCIe Gen 4/5/6
–NVMe 1.4
–SAS 12/24G
–SATA 6G
–NAND 400MT/800MT/1.6GT/2.0GT/2.4GT
–LPDDR/DDR 4/5
–FC 32G
–FCoE
–iSCSI
–NVMoF (NVMe over Fabric)
–FC-NVMe (NVMe over FC)
l消費(fèi)類/移動/汽車電子相關(guān)總線技術(shù)
–UFS 3.0/3.1 & 4.0
–eMMC 5.1
–SD/SDIO 3.0, SD 4.0
–USB 3.0/3.1/3.2/4.0
–CAN
–LIN
–FlexRay
–Display Port 2.0
–100Base-T1
–TTE
–TSN
–I2C/SPI, QSPI
–I3C
–SPMI
–RFFE
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