一种3DNAND闪存寿命预警方法、系统及存储介质技术方案

本发明专利技术提供一种3D NAND闪存寿命预警方法、系统及存储介质，该方法包括构建3D NAND闪存寿命预测模型；随机选取若干同型号的初始3D NAND闪存芯片进行可靠性试验，获取初始3D NAND闪存芯片的可靠性试验数据并输入3D NAND闪存寿命预测模型中进行训练优化，利用优化后的3D NAND闪存寿命预测模型对待预测3D NAND闪存芯片预测寿命，根据预测寿命计算其剩余寿命，当剩余寿命小于预设阈值时，向用户发送寿命预警信息；本发明专利技术考虑3DNAND闪存芯片的工作温度、层间差异性和其他寿命特征，使用户方便地了解3D NAND闪存的寿命损耗，降低数据损失的风险，同时提高模型的真实性和可靠性。同时提高模型的真实性和可靠性。同时提高模型的真实性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种3D NAND闪存寿命预警方法、系统及存储介质


[0001]本专利技术涉及闪存寿命预测
，更具体地，涉及一种3D NAND闪存寿命预警方法、系统及存储介质。

技术介绍

[0002]随着5G通信、人工智能等各种先进技术的不断发展和应用，人们对于信息存储的需求越来越大，对存储器的存储和读取速度、容量、稳定性等特性的要求也越来越高。
[0003]根据存储机制的不同，存储器可以分为易失性存储器和非易失性存储器两类。在半导体存非易失性储器领域，使用最为广泛的是闪存存储器。闪存存储器包括NOR型闪存和NAND型闪存；相比NOR型闪存，NAND型闪存能实现更大容量、更低成本的要求，综合性能良好。
[0004]3D NAND闪存凭借其独特的优势，逐渐成为NAND型闪存的主流，应用的场景也越来越广泛，这对3D NAND闪存的可靠性提出了非常高的要求。在3D NAND闪存的使用过程中，若其寿命达到上限，存储的数据就会失效，给用户造成重大的损失，因此芯片制造厂商标定3D NAND闪存的预期寿命时，出于可靠性考量会将预期寿命标定的远小于其最大使用寿命，但也造成了存储资源的浪费。
[0005]3D NAND闪存的寿命指的是在3D NAND闪存失效前能使用的最大编程/擦除周期次数。并且由于制造工艺的不同，3D NAND闪存还存在诸如层间差异性以及温度特性等特征。层间差异性是由于3D NAND闪存芯片堆叠层数的增加而导致内存块的页数增加，而位于不同物理位置的页可能具有差异极大的物理特性，如果内存块中某一页无法正常保存数据时，则整个内存块都会被判定为坏块，这将造成存储资源的浪费。温度特性是指在不同的工作温度下，3D NAND闪存的阈值电压等参数会有差异。因此，传统的寿命预测方法无法对3D NAND闪存芯片各个块的寿命进行准确的预测，目前基于深度学习和人工神经网络的寿命预测模型则未充分考虑3D NAND闪存芯片的层间差异性和温度特性以及3D NAND闪存芯片的实际工作场景，获得的3D NAND闪存芯片寿命特征数据仍具有局限性。
[0006]目前的现有技术公开了一种闪存寿命预测方法、系统、存储介质，首先通过闪存数据采集装置收集预测闪存寿命所需的特征量数据，然后对特征量进行运算操作，将测量得到的特征量及特征量的运算结果构成集合，取集合中的子集作为人工神经网络的输入，运行人工神经网络，最后由人工神经网络计算得到特征量对应的闪存的寿命预测值；现有技术中方法使用全连接神经网络进行寿命预测，对于3D NAND闪存，未考虑3D NAND闪存因堆叠结构而特有的层间差异性以及温度特性，模型的真实性和可靠性不高；另外，现有技术中的方法通过连续的编程/擦除试验获取3D NAND闪存芯片寿命特征数据，并未考虑3D NAND闪存的实际工作环境；但是3D NAND闪存芯片的退化率与编程/擦除操作的频率有着密切的关系，连续的编程/擦除试验会让3D NAND闪存芯片出现早期故障，获得的寿命特征数据可能与3D NAND闪存的实际工作情况有较大的差别。

技术实现思路

[0007]本专利技术为克服上述现有技术在对3D NAND闪存进行寿命预测时模型真实性和可靠性不高的缺陷，提供一种3D NAND闪存寿命预警方法、系统及存储介质，通过本专利技术中的方法获得的数据更完善且更接近实际使用情况，数据可靠性更高。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
[0009]一种3D NAND闪存寿命预警方法，包括以下步骤：
[0010]S1：构建3D NAND闪存寿命预测模型；
[0011]S2：随机选取若干同型号的初始3D NAND闪存芯片进行可靠性试验，获取初始3D NAND闪存芯片的可靠性试验数据；
[0012]所述可靠性试验数据包括常温编程/擦除试验数据和温度循环编程/擦除试验数据；
[0013]S3：将初始3D NAND闪存芯片的可靠性试验数据输入3D NAND闪存寿命预测模型中进行训练优化，获得优化后的3D NAND闪存寿命预测模型；
[0014]S4：获取待预测3D NAND闪存芯片的寿命特征数据、各内存块区间号和工作温度，共同输入优化后的3D NAND闪存寿命预测模型中进行寿命预测，获得待预测3D NAND闪存芯片的预测寿命；
[0015]S5：根据待预测3D NAND闪存芯片的预测寿命计算其剩余寿命，当剩余寿命小于预设阈值时，向用户发送寿命预警信息，否则重复步骤S2～S5。
[0016]优选地，所述步骤S1中的3D NAND闪存寿命预测模型具体为：
[0017]所述3D NAND闪存寿命预测模型为卷积神经网络模型，包括依次连接的输入层、第一中间层和全连接输出层；
[0018]所述第一中间层包括若干个依次连接的第二中间层，所有第二中间层结构相同；
[0019]每个第二中间层包括依次连接的卷积层、激活层和池化层；
[0020]所述激活层的激活函数为RELU函数。
[0021]优选地，所述步骤S2中，获取常温编程/擦除试验数据的具体方法为：
[0022]S2.1.1：随机选取若干同型号的初始3D NAND闪存芯片作为测试样本；
[0023]所述初始3D NAND闪存芯片包括若干个内存块；
[0024]S2.1.2：获取所有初始3D NAND闪存芯片各个内存块的物理分布位置，根据获得的物理分布位置将所有内存块进行编号、区间划分和区间编号；从每个区间内选取若干个内存块，将选取到的内存块对应的初始3D NAND闪存芯片作为试验样本；
[0025]S2.1.3：将试验样本放入温箱，并将温箱温度设置为初始3D NAND闪存芯片的工作温度a℃；
[0026]S2.1.4：擦除试验样本内存块中数据，并将预设的测试数据编程到试验样本擦除数据后的内存块中，完成一次编程/擦除操作，记录试验样本中各个初始3D NAND闪存芯片的内存块号、内存块区间号和各项寿命特征数据；
[0027]S2.1.5：提高温箱温度至b℃，对试验样本进行预设时长的烘烤；
[0028]S2.1.6：重复步骤S2.1.4和S2.1.5直到试验样本中所有初始3D NAND闪存芯片的内存块损坏，将内存块损坏后的试验样本中各个初始3D NAND闪存芯片经历的编程/擦除操作次数、内存块号、内存块区间号和各项寿命特征数据作为常温编程/擦除试验数据。
[0029]优选地，所述步骤S2中，获取温度循环编程/擦除试验数据的具体方法为：
[0030]S2.2.1：随机选取若干同型号的初始3D NAND闪存芯片作为测试样本；
[0031]所述初始3D NAND闪存芯片包括若干个内存块；
[0032]S2.2.2：获取所有初始3D NAND闪存芯片各个内存块的物理分布位置，根据获得的物理分布位置将所有内存块进行编号、区间划分和区间编号；从每个区间内选取若干个内存块，将选取到的内存块对应的初始3D NAND闪存芯片作为试验样本；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D NAND闪存寿命预警方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：构建3D NAND闪存寿命预测模型；S2：随机选取若干同型号的初始3D NAND闪存芯片进行可靠性试验，获取初始3D NAND闪存芯片的可靠性试验数据；所述可靠性试验数据包括常温编程/擦除试验数据和温度循环编程/擦除试验数据；S3：将初始3D NAND闪存芯片的可靠性试验数据输入3D NAND闪存寿命预测模型中进行训练优化，获得优化后的3D NAND闪存寿命预测模型；S4：获取待预测3D NAND闪存芯片的寿命特征数据、各内存块区间号和工作温度，共同输入优化后的3D NAND闪存寿命预测模型中进行寿命预测，获得待预测3D NAND闪存芯片的预测寿命；S5：根据待预测3D NAND闪存芯片的预测寿命计算其剩余寿命，当剩余寿命小于预设阈值时，向用户发送寿命预警信息，否则重复步骤S2～S5。2.根据权利要求1所述的一种3D NAND闪存寿命预警方法，其特征在于，所述步骤S1中的3D NAND闪存寿命预测模型具体为：所述3D NAND闪存寿命预测模型为卷积神经网络模型，包括依次连接的输入层、第一中间层和全连接输出层；所述第一中间层包括若干个依次连接的第二中间层，所有第二中间层结构相同；每个第二中间层包括依次连接的卷积层、激活层和池化层；所述激活层的激活函数为RELU函数。3.根据权利要求1所述的一种3D NAND闪存寿命预警方法，其特征在于，所述步骤S2中，获取常温编程/擦除试验数据的具体方法为：S2.1.1：随机选取若干同型号的初始3D NAND闪存芯片作为测试样本；所述初始3D NAND闪存芯片包括若干个内存块；S2.1.2：获取所有初始3D NAND闪存芯片各个内存块的物理分布位置，根据获得的物理分布位置将所有内存块进行编号、区间划分和区间编号；从每个区间内选取若干个内存块，将选取到的内存块对应的初始3D NAND闪存芯片作为试验样本；S2.1.3：将试验样本放入温箱，并将温箱温度设置为初始3D NAND闪存芯片的工作温度a℃；S2.1.4：擦除试验样本内存块中数据，并将预设的测试数据编程到试验样本擦除数据后的内存块中，完成一次编程/擦除操作，记录试验样本中各个初始3DNAND闪存芯片的内存块号、内存块区间号和各项寿命特征数据；S2.1.5：提高温箱温度至b℃，对试验样本进行预设时长的烘烤；S2.1.6：重复步骤S2.1.4和S2.1.5直到试验样本中所有初始3D NAND闪存芯片的内存块损坏，将内存块损坏后的试验样本中各个初始3D NAND闪存芯片经历的编程/擦除操作次数、内存块号、内存块区间号和各项寿命特征数据作为常温编程/擦除试验数据。4.根据权利要求1所述的一种3D NAND闪存寿命预警方法，其特征在于，所述步骤S2中，获取温度循环编程/擦除试验数据的具体方法为：S2.2.1：随机选取若干同型号的初始3D NAND闪存芯片作为测试样本；所述初始3D NAND闪存芯片包括若干个内存块；
S2.2.2：获取所有初始3D NAND闪存芯片各个内存块的物理分布位置，根据获得的物理分布位置将所有内存块进行编号、区间划分和区间编号；从每个区间内选取若干个内存块，将选取到的内存块对应的初始3D NAND闪存芯片作为试验样本；S2.2.3：将试验样本放入温箱，将温箱设置为温度循环模式，温箱的温度范围设置为工作温度a
±
50℃，温变速率为c℃/30min；S2.2.4：擦除试验样本内存块中数据，并将预设的测试数据编程到试验样本的内存块中，完成一次编程/擦除操作，记录试验样本中各个初始3D NAND闪存芯片的内存块号、内存块区间号和各项寿命特征数据；S2.2.5：提高温箱温度至b℃，对试验样本进行预设时长的烘烤；S2.2.6：重复步骤S2.2.4和S2.2.5直到试验样本中所有初始3D NAND闪存芯片的内存块损坏，将内存块损坏后的试验样本中各个初始3D NAND闪存芯片经历的编程/擦除操作次数、内存块号、内存块区间号和各项寿命特征数据作为温度循环编程/擦除试验数据。5.根据权利要求3或4所述的一种3D NAND闪存寿命预警方法，其特征在于，所述步骤S2.1.4或S2.2.4中，试验样本中各个初始3D NAND闪存芯片的各项寿命特征数据包括：内存块已经历的编程/擦除周期数和对应的编程时间、擦除时间、数据读取时间、原始错误比特数、阈值电压漂移量和内存块的最大编程/...

【专利技术属性】
技术研发人员：石颖，吴福根，董华锋，龚东亮，罗镕德，陈浩，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：