Редактор «Гиктаймс»
715,1
рейтинг
3 декабря 2012 в 13:26

Флэш-память с подогревом до 800°C



Крупный тайваньский производитель флэш-памяти Macronix разработал технологию для увеличения срока жизни микросхем флэш-памяти с нынешних 10000 циклов записи до как минимум 100 000 000 циклов записи. Инженеры Macronix говорят, что срок жизни может быть и больше, в районе 1 миллиарда циклов. Для проверки этого нужно несколько месяцев.

Способ продления жизни флэш-памяти — довольно тривиальный, он обсуждался раньше, но до сих пор никто не мог его нормально реализовать. Речь идёт о подогреве микросхем на несколько миллисекунд до температуры 800°С.

Деградация флэш-памяти связана с накоплением остаточного заряда при каждой перезаписи ячейки. Через несколько тысяч циклов перезаписи этот остаточный заряд возрастает до такой степени, что дальнейшее использование ячейки в качестве носителя информации становится невозможным.

Специалисты давно говорили, что нагрев до достаточно высокой температуры позволяет избавиться от остаточного заряда. После устранения остаточного заряда микросхема начинала работать «как новая». Предполагалось, что для этого нужно нагреть микросхему до 250°C на нескольких часов. Естественно, в реальных условиях это сделать невозможно.

Инженеры Macronix нашли решение, использовав методы работы памяти с изменением фазового состояния (PRAM) — энергонезависимой памяти, в которой носителем информации является халькогенид. Это вещество при нагреве переключается между двумя состояниями: кристаллическим и аморфным. Вещество в микросхеме PRAM меняет своё состоянии при нагреве до 600°С на несколько наносекунд. Специалисты Macronix решили проверить, как реагируют ячейки флэш-памяти на кратковременный нагрев до высоких температур. В результате экспериментов они и обнаружили «целебный эффект» в районе 800°С.

Получается, что достаточно периодически нагревать память до 800°С. Компания Macronix спроектировала микросхему памяти особого дизайна, с миниатюрными нагревателями. Для нового дизайна пришлось модифицировать традиционную схему ячейки флэш-памяти (на иллюстрации).



Подогрев ячеек требуется редко, и можно «поджаривать» по одной ячейке за раз, так что эта процедура не будет слишком обременительной для аккумулятора мобильного устройства, говорит Ханг-Тинг Лу (Hang-Ting Lue), заместитель директора Macronix и один из авторов научной работы.

Результаты исследований Macronix представит на конференции IEEE International Electron Devices Meeting 2012, которая состоится 10-12 декабря в Сан-Франциско.

[Источник]
Анатолий Ализар @alizar
карма
681,6
рейтинг 715,1
Редактор «Гиктаймс»
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (120)

  • +5
    Ух ты, теплостанция в кармане!

    Представил себе новости — в жестком диске заглючила прошивка. Диск сгорел.
    • –6
      А при чем тут жесткий диск, когда разговор про флеш-память?
      • +3
        Вам какую степень прожарки?
        • +6
          слегка прожаренную, с небольшим количеством остаточных зарядов :D
      • 0
        так ssd же )
        • 0
          А в каком, простите, месте SSD вообще является диском?
          • +5
            так гибридные же: р
            • +11
              Отмазался.
            • 0
              Inquisitor, что именно Вы подразумеваете, говоря «Гибридные»? В них же от HDD только форм-фактор (и тот далеко не всегда). Есть альтернативные формы, например внутренние DoM (Disk on Module). Это всё равно что RAM называть диском — там только плата и пачка чипов, никаких подвижных частей нет в принципе.
              • +2
                Существуют и так называемые гибридные жесткие диски[2], появившиеся, в том числе, из-за текущей, пропорционально более высокой стоимости твердотельных накопителей. Такие устройства сочетают в одном устройстве накопитель на жёстких магнитных дисках (HDD) и твердотельный накопитель относительно небольшого объёма, в качестве кэша (для увеличения производительности и срока службы устройства, снижения энергопотребления).

                ru.wikipedia.org/wiki/Твердотельный_накопитель
                • +1
                  Прошу пардона, но нигде не нашел инфрмации о том что гибридный жесткий диск это SSD. Называется сие чудо техники не иначе как HHD и к SSD не относится ну никак.
                  • 0
                    флэш память в гибридном диске вполне может «обновляться» прогревом. Сгореть от перегрева.
                    • 0
                      Абсолютно согласен! Я лишь пытался сказать что SSD это не диск вовсе. Консенсус достигнут :)
                      • 0
                        Да знаю я, в первом сообщении не верно написал.
                      • +1
                        докопался молодец :) прости пожалуйста, я запамятовал, а как SSD расшифровывается ?:) черт я отстал от жизни :)
                        • 0
                          Solid State Disk
                          • 0
                            Solid State Drive
          • 0
            В контроллере;-)
          • 0
            Ну вообще вы конечно правы, но в наше время принято основной накопитель в компе называть диском, иногда даже флешки называют «шлеш диск». Просто слово диск в ИТ стало всё чаще принимать значение накопителя информации.
  • +39
    Изящное и простое решение проблемы — вот это реальное применение научных открытий в обычных устройствах.
    • +1
      Интересно только, как долго будет жить этот нагревательный элемент.
      При таких температурах он будет просто потихоньку испаряться.
  • +3
    Лет через пять можно будет не задумываться о том, как перенаправлять спам некоторых программ на НЖМД? Это радует
  • –5
    костыль все таки
    • +28
      Если так, то любые системы охлаждения — это тоже костыли, что нифига не верно.
      • –3
        Почему не верно? Хотя конечно эти костыли можно назвать адаптацией вакуумно-сферической модели к реалиям физического мира… Но суть-то не меняется.
        • +10
          Меняется. Есть понятие устройства, как совокупности технических решений, которые совместной взаимосвязанной работой решают ту или иную проблему. Так вот проц + кулер — совокупность технических решений, а проц + балкон зимой — костыль.
          • 0
            Понятие «костыля» в современной инженерии к сожалению не определено. Посему спор на эту тему не более чем несовпадение двух частных мнений.
            • 0
              Понятие костыль, действительно, не имеет отношения к инженерии. Оно относится к жаргонизмам, как и многое в it сленге.
              lurkmore.to/%EA%EE%F1%F2%FB%EB%FC
    • +1
      Или фича?
  • +5
    А как такой импульсный нагрев скажется на всех остальных компонентах микросхемы?
    • +2
      Никак. Нагреется небольшой участок, он восстановится, а тепло распределится по остальной незначительно нагрев её. Это как раскалить гвоздь докрасна и кинуть в банку с холодной водой. Оно пшикнет, но изменения температуры воды вы не заметите.
      • +2
        Нагретый элемент расширится. А вокруг не вода, вокруг соседние элементы, которые не нагрелись. Не появятся ли микротрещины?
        • 0
          Не факт, что он расширится — лед при переходе из кристаллического состояния в воду не расширяется же, а наоборот. Тут скорее всего так же. Да и не весь де элемент нагревается, а какой-то микро участок внутри.
          • +1
            Лед — это аномалия. И вообще тут речь идет не о фазовом переходе, а о простом нагреве, при котором в той или иной степени расширяются все вещества (тепловое расширение).

            > Да и не весь же элемент нагревается, а какой-то микро участок внутри.
            О чем и речь. Если равномерно нагреть весь кристалл, он так же равномерно расширится, а потом при охлаждении сожмется обратно. Локальный же нагрев приводит к появлению внутренних напряжений в материале, спросите любого сварщика.
  • +1
    Т.е. если мертвый SSD погреть в духовке некоторое время то есть шанс что он оживет? Кто нибудь пробовал?
    • +7
      Он скорее тупо распаяется.
      • 0
        А если потом его перепаять?
        • +2
          Главное запомнить, что и откуда отвалилось =)

          А так, если кто (вдруг) возьмется экспериментировать, надо начинать с отдельных мелких микросхем флеш-памяти, наподобие тех, что для биоса.
          • 0
            У меня где-то контроллер завалялся с заюзаной до смерти EEPROM. Может с него и начать?
        • +3
          У тех, кто пробовал не хватало терпения припаять всё обратно…
          • 0
            Я в своем интернет-кафе уже несколько лет процессоры на заглючивших видюшках термофеном прогреваю. И, не поверите, оживают. Но тут совершенно другой эффект. Просто хочу напомнить о такой чудесной вещи как паяльная станция. В духовку класть микросхемы не обязательно. И ничего не отвалится, если не трясти.
            • 0
              Фен не даст равномерный прогрев кристалла. Плюс нужно греть в течении 40 минут. Лучше использовать ИК паяльную станцию
              • 0
                я не зарабатываю на этом, поэтому покупать нечто дорогое и монструозное не было смысла.
                • 0
                  Я на лампе паял :)
                • +1
                  • 0
                    Как-то раньше не догадывался, что плату можно прогреть в конвекционной печи. Хотя… Я обычно фен направляю в сторону от кондеров. Не думаю, что им будет полезен такой прогрев.
                    • 0
                      Кондёрам до лампочки такой прогрев. Но я просто экранирую всё лишнее фольгой
                      • 0
                        Электролитическим?
            • 0
              Какая температура на выходе у термофена?
              • 0
                у моего максимум 440 градусов
    • +1
      В бытовых духовках максимальная температура 500 С (и то при пиролизе), а в нормальном режиме до 250 С. Иначе она кухню нафиг спалит (с домом в придачу). Так что для достижения эффекта советую паяльную лампу.
      • 0
        Ну так 800° нужно, чтобы процесс восстановления занял миллисекунды. А можно и
        >> до 250°C на нескольких часов.
        • 0
          … предполагалось…
          Хотя скорее всего сработает, да.
        • –3
          Зачем на несколько часов? Несколько миллисекунд * (800/250) — и будет достаточно. Главное успеть вытащить.
          • +3
            Там вряд ли линейная зависимость от температуры. Скорее экспоненциальная, как в законе Аррениуса.
            • +1
              Да где у нас в физике в природе линейные законы распространения энергии еще…
          • 0
            Дзынь! Диск средней прожарки готов!
            Вообще, сомневаюсь что получится без последствий, т.к. сам корпус накопителей не рассчитан на это. Моему HyperX точно конец после такого.
            • +2
              — Вам полностью прожаренный или с кровью?
        • 0
          Ага, в печь деревенскую!
      • 0
        Можно взять духовку помощнее.
        Ну и плюс я не очень знаком с химией-физикой, но возможно аналогичного эффекта можно добиться путем долговременного низкотемпературного (250-500 C ) влияния.
        • +1
          Нужен точечный моментальный нагрев, а медленный нагрев всей микросхемы приведёт к её смерти из-за распайки и сгорания низкотемпературных(90-120°C) компонентов.
          • 0
            А люди-то BGA паяют и не знают…
            • 0
              BGA обычно паяют не люди, а роботы;-)
              • 0
                Всегда ли? Говорится о том, что при наличии некоторой сноровки можно запаять бга обычной термовоздушкой, далеко не самой дорогой…
        • +2
          Тогда можно просто подвергнуть её еще более долгому и еще более низкотемпературному (20 °C) влиянию!
          Оставляем «полежать» на полке на пару лет…
          • +3
            Если отталкиваться от предположения, что зависимость скорости восстановления от температуры экспоненциальная, то «пары лет» будет явно мало…

            Пусть время восстановления τ=A*exp(B/T)
            где А и B — неизвестные коэффициенты.
            Решая систему уравнений для двух известных точек (T=1100К, τ=10-3с и T=550К, τ=105с), получаем
            А = 10-12, B = 2·104.
            Подставляя T=300К (комнатная температура), получим
            τ=2,5·1017с = почти 8 млрд. лет.
            • 0
              Было бы интересно составит табличку от нуля до 800 гр. Цельсия
              • +4
                Вот:
                T, °C  Оценочное время
                0  6 трлн. лет
                20  8 млрд. лет
                50  63 млн. лет
                100  14 тыс. лет
                200  50 суток
                300  40 минут
                400  12 с
                500  0,25 с
                600  10 мс
                800  ~0,2 мс


                P.S.: Парсер сожрал разметку! Сволочь!
                • +2


                  Так намного лучше. На 300 градусах достаточно будет подержать пол часика- сорок минут и флешка будет как новенькая. Такую темперетуру можно получить феном или даже в духовке. Нужно будет всенепременно попробовать.
                  • 0
                    И пайке всей кирдык.
                    • 0
                      Если бессвинцовая, то может и переживёт. Плюс, если не трясти, то должно быть нормально.
                      • 0
                        сделать самодельную индукционную печь — быстро и без касаний разогреет
                        • 0
                          Полагаю, что разогреет проводники, а ПОЛупроводники останутся холодными.

                          Ну плюс, спасибо микросхема за это не скажет и вряд ли будет рабочей
                        • +5
                          Ударим ЭМП по компонентам!
                        • 0
                          Лучше сразу в микроволновку
        • 0
          Хм, ну если учесть что абсолютный 0 это -273…
          ru.wikipedia.org/wiki/Абсолютный_нуль_температуры
        • 0
          Там наверняка есть потенциальный барьер, градусах при 650, так что нельзя.
    • 0
      У тебя в духовке 800 градусов?
  • +1
    А может быть там небольшую ядерную реакцию запускать? И нагрев ячейки будет, и потом это тепло можно использовать для питания девайса.
    • +6
      А еще светить флешкой если темно.
      • +3
        Ага, и от «пацанчиков» отбиваться :)
        • +11
          Да, размахивать светящейся флешкой и кричать «гопота, я ваш отец!» :)
          • 0
            «Моня, это твой папа»…
    • 0
      а может хабр запустит ядерную станцию как сайд-проект? Ну, исключительно для восстановления флеш-накопителей, конечно
    • 0
      Для питания девайса и местного городского квартала!
  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
    • 0
      Ну почему же чаще? Всё зависит от пройденных циклов перезаписи. Т.к. в обычных условиях нынешние флешки довольно долго работают — думаю что на практике можно это делать раз в пол-года для всего накопителя, а то и реже.
      • +8
        Ну да.

        < Ваш накопитель скоро выйдет из строя. Прогреть?
        > Да
        < Подключите устройство к электросети
        > Ок
        • –1
          Ага. И будут делать в ноутбуках специальный usb-порт с напряжением в 2 киловольта специально для прогрева флешек.
  • –1
    Теперь надо что бы на это тратилась температура которая отводится с процессора и ваще крутяк будет
    • +11
      Когда появятся процессоры, что греются до 800C без последствий, у нас вообще много хороших нововведений будет.
      • +5
        Ага, и программисты в серебристых костюмах сталеваров.
  • +3
    пойду нагрею свою мертвую флешку в микроволновке
    • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
    • +4
      Вот после МКВ излучения она уж точно умрет безвозвратно.
    • +6
      Я имею ввиду флешку. Хотя жена после МКВ лучей тоже вряд-ли выживет :)
      • 0
        Андрей Ломачинский. «Курьёзы военной медицины и экспертизы» — там про воздействие МКВ лучей на человека кейз есть(((
    • –2
      Поржал, спасибо)))))
    • 0
      И что потом будете делать с мертвой микроволновкой?
      • 0
        Микроволновке, как-раз, ничего не сделается. Можете ради эксперимента кусок фольги погреть, максимум что будет — разряд в эту фольгу, и то крайне редко. Это если греть не сильно долго, иначе фольга может повредить микроволновку уже своей температурой (которая будет побольше чем у супа в тарелке).
        • +1
          Спорно. Даже без полезной нагрузки (в виде еды или стакана воды) магнитрон начинает жарить сам себя и может выйти из строя имхо.
          • 0
            По крайней мере, так утверждают производители.
          • +1
            Вот на этом видео показано что бывает если положить в микроволновку, например, телефон.
            По самой микроволновке уже, конечно, видно что там не одно запеченное яблоко приготовили, но она работает :)
            • +1
              Спасибо! Порадовали эпплофоба!
            • +1
              Литиевые батарейки горят зачотно…
            • 0
              А по фторе ещё веселее бы горел, даже печку не надо…
        • 0
          С простым куском фольги ничего интересного не будет. А вот если поместить замкнутый проводящий контур (из той же фольги, например) — будет куда веселее.
  • +3
    Подогрев ячеек требуется редко, и можно «поджаривать» по одной ячейке за раз

    А микросхема не начнёт разрушаться из-за неравномерного термического расширения отдельных ячеек?
    Сразу вспомнилась история с бракованными чипами от NVidia, которые через пару месяцев вылетали из-за подложки с другим тепловым коэффициентом расширения.
    • 0
      В точку! Даже разговор раньше тех кто не в теме сводил с ума: Включи плиту и четыре стопки поставь по кругу, чё отвал, да, я пока распакую для жарки.
    • 0
      Думаю, если бы их не выключали — продержались бы дольше… Хотя вообще-то да, это — брак…
  • 0
    Если почитать статью Википедии о флеш-памяти, то там написано, что сразу несколько эффектов приводят к ее деградации от многократной перезаписи информации. Высокие электрические поля, периодические пробои диэлектрика, взаимная диффузия материалов затвора и изолятора… Если говорить о диффузии — то кратковременный нагрев может ее только ускорить. Самопроизвольно продиффундировавшие вещества не разделяются — Второе начало термодинамики. Поэтому я скептически отношусь к перспективам повысить срок жизни флеш-памяти с помощью нагрева.
    • 0
      Горячий электрофорез?
    • +3
      Предположительно производители флеш-памяти знают о ней немного больше, чем написано в Википедии.
    • +1
      Наверное, остаточный заряд срабатывает быстрее, чем пробои и диффузия…
  • +2
    Интересно. Но это же невыгодно со стороны «современного маркетинга», продления срока службы может уменьшить продажи — имхо.
    • +1
      Современному маркетингу выгоднее рассказать про память, которая «всего лишь» в 10 раз дороже, зато прослужит в 100 раз дольше. А по факту будет выходить из строя из-за чего-то ещё так же часто, ну или в два раза реже.
      Всё равно они в плюсе будут.
  • 0
    Вам что прогреть до 800°C — электроны или дырки ???
  • –1
    «Предполагалось, что для этого нужно нагреть микросхему до 250°C на нескольких часов. Естественно, в реальных условиях это сделать невозможно.»

    Ну почему же? Вполне себе вариант: духовки до такой температуры вполне разогреваются. Остаётся сделать такой SSD, который выдерживал бы такую температуру. Керамические корпуса элементов, термостойкий припой или сварка, металлический корпус устройства — с виду никаких сложностей.
    • 0
      Это только с виду. Первые грабли — это обеспечить равенство тепловых коэффициентов расширения для всех материалов. У металла он один, у кремния — другой, у керамики — третий, и при нагреве всю конструкцию перекособочит и разорвет соединения. Грабли вторые — обеспечить равномерность нагрева. В духовке корпус нагреется быстрее внутренностей, а дальше неравномерное расширение, и см. п. 1.
      Если и удастся такое устройство сделать, то по технологиям аппаратуры для космоса. И цена, соответственно, получится космическая.
      • 0
        Ну да, точечный нагрев да 800 градусов в течение 0,001 — 0,01 секунды не поднимает большей части этих проблем…

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.