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FLASH芯片寿命试验设计及测试方法--第1页
FLASH芯片寿命试验设计及测试方法
摘要卫星数传综合处理器采用了NANDFLASH芯片作为主要的存储介质。芯片
资料显示,FLASH芯片具有十万次擦写寿命。随着芯片的使用老化,其坏区将
逐渐增加。但在实际使用中,FLASH芯片的坏区增长与擦写次数为怎样的关
系,目前尚未有实际实物参照数据。通过FLASH芯片寿命试验,在地面模拟
FLASH芯片在空间连续加电并多次擦除、写和读操作,经过10万次擦除试验后
芯片坏区并未增加,总坏区比例不超过厂家指标值。
【Key】FLASH坏区寿命
1引言
卫星数传综合处理器采用大容量NANDFLASH芯片作为主要存储介质,NAND
FLASH芯片出厂时便存在坏区,因此单机的存储容量设计时留有一定的容量备
份以补充因坏区造成的容量损失。FLASH的坏区数在使用过程中会增加,但产
生的坏区数与擦除/编程次数的变化曲线目前还未知。根据厂家提供的资料表
明,10万次擦除寿命末期单片的某一层坏区累计不到容量的2%,但缺乏厂家准
确的测试曲线,尚无法判断存储芯片在寿命末期的坏区情况。
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寿命试验主要是摸底擦除次数增加与坏区的变化趋势,依据该试验数据再对数
传综合处理器寿命末期的存储容量做准确计算;同时单机在设计时留有了足够
的存储空间余量,以确保卫星寿命末期的任务完成。
2FLASH芯片出厂测试
寿命试验使用的芯片为64GFLASH芯片,该芯片由8片8GbNANDFLASH芯片叠
装组成,每个芯片包含4096块,每块包含64页,每页包含4K字节的存贮片。
FLASH芯片出厂前,生产厂家做的电性能测试仅针对芯片每个层的0#区块。在
实际使用过程中发现有FLASH芯片奇数块出错现象,考虑到存储芯片在装配完
后拆装返修非常困难,因此在装配前需要对存储芯片所有区块进行测试,确保
单机后续阶段不会因为存储芯片本身的问题而影响进度。
3寿命试验设计
根据FLASH芯片的工作原理,擦除操作可以检测坏块的增长情况,写操作可以
检测坏页的增长情况,通过这两个操作可以考核芯片长时间的加电工作后性能
是否会下降(监视不同模式下的电流是否增加、擦除时间是否会超时以及编程
时间是否延长),芯片的坏区是否会增加。FLASH芯片寿命试验具体包括以下
三方面内容:
(1)选用的FLASH芯片在产品寿命末期是否能够满足总体指标要求;
(2)FLASH芯片的擦除次数,以及擦除操作过程中,坏区是否增长,增长的趋
势如何;
(3)针对FLASH芯片奇数块出错现象,试验验证平台应同时测试多个芯片,剔
除次品。
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寿命试验验证平台设计如图1所示。
验证板上使用两块XILINX公司的FPGAXCV600-4CB228(为满足高低温实验考
虑温度范围,选用工业级器件),一块FPGA控制三片FLASH,共实现同时测试
6块FLASH芯片,利用FPGA内部RAM资源存储数据错误地址,所有控制命令通
过一个串口发出,FLASH状态也通过串口传出。
验证板通过定制的朝阳电源供电,该电源有限流、过压、过载保护,承受工作
环境温度为-10℃~+70℃,可保证测试设备正常工作。所有的操作都可以通过
控制计算机软件界面发出指令来完成。软件由两个部分组成:控制指令模块,
工作状态显示模块。
FLASH芯片壽命试验验证平台组成示意图如图2所示。试验设备包括高低温箱
一个、试验板1套、稳压电源1套
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