01記憶與遺忘

正如艾賓浩斯記憶曲線所示：輸入的信息經過人腦的注意過程后被學習，學習的信息進入人腦短時記憶。遺忘在學習后立即開始，若不及時加以復習，短時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）來衡量其對數據的遺忘程度。出錯率小于ECC糾錯能力的可以被糾錯，反之則沒法糾錯。沒法糾錯的數據就相當于被“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，閃存都是用默認的讀取參考電壓（Default Vread，簡稱DVread）來讀取。用默認Vread讀取的出錯率稱之為DRBER。采用最優的Vread讀取的數據的出錯率為最優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℃保持時間下，某一個Block中所有Frame的出錯率頻度統計。其中Frame大小為1Kbyte+Parity。

縱坐標是對應RBER的Frame個數。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的實際效果。DR是默認Vread。虛線是之前的閾值分布，實線是現在的閾值分布。區域A是默認讀的出錯數，區域B+A是當前默認Vread讀出數據的出錯bit數。區域B就是增加的錯誤bit數?？梢钥闯?，默認讀出錯的增加是很恐怖的。所以需要Read Retry。

而區域C和區域D則是前后最優Vread下出錯的個數。很顯然，不管是增加的出錯數還是絕對出錯數都是很少的。

總結：Read Retry可以減少數據出錯率，使得數據出錯率趨近ORBER。

1.2Retention 與 P/E cycle

P/E cycle和Retention時間是經常一起出現的一對。很難脫離一個來說明另一個對出錯率的影響。由于DRBER變化過于劇烈，實際中傾向于用ORBER來衡量出錯率。

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

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

這個趨勢跟遺忘曲線正好反過來。這一點很好理解。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。

用對數函數來很好的擬合這個增減率：

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

如圖中所示，在P/E cycle大于100的時候，出錯率跟P/E cycle幾乎是呈線性?？偨Y：P/E cycle越大，Retention時間越長，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：

這個公式說明對于溫度T1下，保持時間t1等效于溫度T2下等效的保持時間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時間，跟T2下保持t2時間是等效的。

不過這個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個小時，相當于常溫20℃下保持7.37年。

總結：高溫是閃存遺忘的一個重要原因，溫度越高，閃存遺忘信息也就越快。

02延緩遺忘的做法

我們人類延緩遺忘的有效方法就是復習。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

這一點本質上是延緩了Flash的遺忘。糾錯能力強了，那么可以保持的時間就更久。

刷新

時不時的去讀一下閃存，如果發現數據出錯超過一個閾值，那么就把這些數據讀出來，重新寫入Flash的另一個Block。

3.Read Retry

Read Retry可以減少數據出錯率，使得數據出錯率趨近最小出錯率。

降低溫度

降低溫度是一個有效的辦法，只是對于普通存儲來說，降低溫度成本較高。

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審核編輯：湯梓紅