Что такое нанд в айфоне

Не работает NAND flash память в iPhone

Причины по которым может понадобиться замена (ремонт) NAND iPhone могут быть разнообразны. У некоторых владельцев это вызвано необходимостью, другие же просто хотят увеличить объем памяти Айфона. Об увеличении внутреннего хранилища смартфона мы расскажем в одной из следующих статей, а в этой рассмотрим вынужденные варианты замены. То есть случаи, когда NAND повредилась и перед вами встал вопрос о ремонте устройства. Забегая наперед, отметим, что существуют два варианта решения проблемы: полная замена материнской платы (дороже) и компонентный ремонт только флеш памяти (дешевле).

В пользу починки НАНД можно выдвинуть несколько основных аргументов. Первый, — это экономия, ведь новая материнка стоит дороже компонентного ремонта. Второй, — возможность заказать установку flash накопителя большего объема, чем предыдущий. И наконец, третья причина — может возникнуть ситуация, когда материнской платы необходимой модели не окажется в наличии, а микросхемы памяти, как правило, всегда есть. Что насчет надежности такого ремонта, спросите вы? Процесс замены налажен и проверен в течении уже нескольких лет, он показал свою высокую надежность. Кроме того наш сервисный центр дает гарантию на все работы.

Признаки поломки NAND памяти iPhone

Независимо от обстоятельств предшествующих появлению проблем с памятью смартфона Эпл, существуют симптомы по которым с большой долей вероятности можно определить неисправность. Итак, если вы столкнулись с одним из нижеперечисленных признаков — это верный знак обратиться в мастерскую для углубленной диагностики.

Симптомы неисправности flash памяти:

Как мы упоминали выше, описанные проблемы могут возникнуть после падения или удара смартфона. С другой стороны, похожие признаки могут проявиться при неудачном обновлении iOS или попытке сделать Jailbreak. Поэтому, не стоит делать самостоятельных выводов до осмотра специалистом. Мы рекомендуем не заниматься «самолечением», а обратиться в Apple Pro для профессиональной диагностики Айфона и последующего ремонта.

Как происходит замена NAND flash iPhone

Что такое нанд в айфоне. Смотреть фото Что такое нанд в айфоне. Смотреть картинку Что такое нанд в айфоне. Картинка про Что такое нанд в айфоне. Фото Что такое нанд в айфоне

Это довольно длительный и сложный процесс, который осуществляется квалифицированным, опытным инженером на специальном оборудовании. Чтобы ознакомить вас в общих чертах с регламентом работ, коротко опишем основные этапы.

1. Диагностика Айфона

На этапе диагностики у инженера стоит задача точно установить, что проблема действительно в неисправной NAND памяти. Определить поломку помогают и коды ошибок, такие как: 9, 40, 4013, 4014 и др.

2. Осмотр на предмет внутренних повреждений

Смартфон разбирается и тщательно изучается с целью выявления механических повреждений или последствий попадания влаги. Если они найдены, то осуществляется предварительная чистка или ремонт.

3. Демонтаж и диагностика NAND памяти

Что такое нанд в айфоне. Смотреть фото Что такое нанд в айфоне. Смотреть картинку Что такое нанд в айфоне. Картинка про Что такое нанд в айфоне. Фото Что такое нанд в айфоне

Чип памяти выпаивается и подключается к программатору. С помощью специализированного софта он читается и проверяется на поврежденные BAD секторы. С микросхемы считываются все необходимые данные, такие как Board Id, SN, MAC WiFi, MAC BT.

4. Запись данных на новый флеш накопитель

Полученные с поврежденного чипа данные записываются на новый. Иногда, не всю информацию удается считать, поэтому она берется с фирменного стикера Эпл на плате, маркировки и т.д.

5. Проверка чипа памяти

Что такое нанд в айфоне. Смотреть фото Что такое нанд в айфоне. Смотреть картинку Что такое нанд в айфоне. Картинка про Что такое нанд в айфоне. Фото Что такое нанд в айфоне

Подготовленный чип монтируется к материнской плате, после чего телефон прошивается и проходит тесты. Если все сделано верно — Айфон активируется.

6. Финальная сборка и тестирование

Смартфон собирается, еще раз перепрошивается и тестируется. После успешного прохождения всех тестов и активирования, процесс замены можно считать законченным.

В московском сервисном центре Apple Pro вы можете заказать замену NAND памяти на модели: iPhone 5 и 5s, iPhone 6, 6s, 6 Plus, 6s Plus, iPhone 7 и 7 Plus. Для достижения лучшего результата, мы используем только оригинальные запчасти Эпл и даем реальную гарантию. Приходите на бесплатную диагностику и убедитесь, что цена на ремонт флеш памяти Айфона может быть невысокой, а услуги срочными и качественными!

Источник

Nand Flash iPhone — что это, ошибки и как их исправить?

Всем привет! Буквально на днях встретил своего давнишнего приятеля. Мы разговорились, и он, со словами «Смотри с каким телефоном я сейчас хожу!», продемонстрировал свою старенькую кнопочную Nokia (эх, вот это были телефоны — одна Nokia 3310 чего стоит!). Выяснилось, что на его iPhone стала постоянно «слетать» прошивка — пришлось отдать смартфон в сервисный центр.

Однако, для приятеля оказался необычным тот перечь работ, которые будет проводить сервис. Полная диагностика, обновление программного обеспечения (при необходимости) и другие «обычные штуки» — здесь все стандартно и понятно. Главный же вопрос вызвала вот такая фраза мастера — «скорей всего, надо перекатывать Nand Flash».

Я, конечно, в сервисе не показал что не понимаю о чем речь — дескать и так все знаю без вас. Вы главное — делайте. Но пришел домой и сразу полез «гуглить» — а что это вообще такое, Nand Flash? И на фига его куда-то катать внутри iPhone?

Посмеялись с ним, разошлись, а я подумал — почему бы не написать коротенькую заметку на эту тему? Много времени это не займет, а людям, которые столкнулись с той же проблемой что и мой знакомый, станет чуточку понятней, что вообще происходит с их смартфоном. Подумал — сделал. Поехали!:)

Что такое Nand Flash в iPhone?

Это внутренняя память устройства. Да, да, то самое хранилище в котором постоянно исчезает место и которого очень часто не хватает владельцам iPhone на 16 GB.

Грубо говоря, Nand Flash в iPhone 7 32 GB это и есть те самые 32 GB внутренней памяти.

Расположена память на основной системной плате устройства и ни чем примечательным не выделяется — самый обычный чип.

Что такое нанд в айфоне. Смотреть фото Что такое нанд в айфоне. Смотреть картинку Что такое нанд в айфоне. Картинка про Что такое нанд в айфоне. Фото Что такое нанд в айфоне

Естественно, это никакая не флешка — нельзя разобрать iPhone, легко отсоединить Nand Flash, поставить другую и думать что все будет «ОК». Не будет. Хотя, стоит оговориться, что в некоторых случаях это все-таки возможно. Но об это чуть дальше. А пока переходим к неполадкам…

Причины неисправности

Вариантов не очень много, и все они, как правило «стандартные»:

Здесь особо и расписывать нечего — понятное дело, что если устройство бросать и заливать водой, то это скажется на его работоспособности.

Хотя, отдельно все-таки отмечу такой пункт, как заводской брак — такое тоже очень даже возможно. Я был свидетелем подобной ситуации — iPhone только что куплен, а работать толком не работает — перезагружается, при восстановлении показывает ошибки и вообще ведет себя странно. Отдали в сервис, как итог — брак Nand Flash памяти и последующая замена устройства.

Симптомы неисправности Flash памяти iPhone

Каких-то четких и определенных симптомов у этой неисправности нет (на экране не выскакивает надпись — у вашего устройства проблемы с памятью), поэтому обо всем этом можно догадаться только по косвенным признакам:

Ошибки iTunes, указывающие на неисправность Nand Flash

Восстановление прошивки через iTunes — самый верный способ борьбы с различными неполадками в работе устройства. Однако, если у iPhone существуют проблемы с Nand Flash памятью, то процесс восстановления может прерываться и сопровождаться следующими характерными ошибками:

Но, важно помнить вот о чем — iTunes устроен таким образом, что одна и та же цифра ошибки может иметь несколько причин.

Например, ошибка 4013 может сигнализировать как о проблемах с самой микросхемой, так и о неоригинальности использования провода для подключения к ПК.

Как видите, разброс очень большой — от простого провода, до очень сложного ремонта. Поэтому, использовать этот перечень ошибок для предварительного анализа ситуации можно, а вот слепо доверять — нельзя.

Ремонт Nand Flash памяти — возможно ли это?

Возможно. Но, конечно же, не «в домашних условиях». Более того, далеко не все сервисные центры умеют проделывать эту операцию. Например, «в палатке на рынке» вам с большой долей вероятности помочь не смогут — там просто не будет необходимого оборудования. Да и навык, какой-никакой, должен быть.

В который раз отдельно замечу — если у вашего iPhone не закончился гарантийный срок (как это проверить?), то ничего выдумывать не нужно — сдайте его по гарантии. С большой долей вероятности вы получите взамен новое устройство.

Если с гарантией «пролет», а ремонт Nand Flash памяти все-таки необходим, то у сервисного центра есть два варианта исправления ситуации:

Кстати, если говорить про оборудование для прошивки Nand Flash, то подобные программаторы достаточно разнообразны, но одна вещь их все-таки объединяет — цена. Все они стоят приличных денег — далеко не каждый может позволить себе такую штуку.

Какой вывод можно сделать из всего этого? Проблемы с памятью iPhone — это достаточно серьезная поломка, которую очень тяжело исправить самостоятельно. Но и безнадежной ситуацию назвать нельзя. Главное — найти хороший сервисный центр с грамотными специалистами и необходимым оборудованием. И тогда iPhone еще долго будет радовать вас своей работой!

Источник

Низкоуровневая программно-техническая экспертиза iOS

В данном посте мы опишем, как получить образ NAND и использовать FTL-метаданные для восстановления удаленных файлов на устройствах, использующих процессор A4.

Что такое нанд в айфоне. Смотреть фото Что такое нанд в айфоне. Смотреть картинку Что такое нанд в айфоне. Картинка про Что такое нанд в айфоне. Фото Что такое нанд в айфоне

Механизмы шифрования и защиты данных файловой системы iOS теперь хорошо документированы и поддерживаются многими утилитами ПТЭ (программно-технической экспертизы или forensics). В качестве основной области хранения данных iOS-устройства используют NAND flash-память, но создание физических образов обычно имеет отношение к «dd image» логических разделов. Уровень трансляции Flash в iOS для текущих устройств имеет программную основу (реализован в iBoot и ядре), что означает, что CPU имеет прямой доступ к сырой NAND-памяти. В данном посте мы опишем, как получить образ NAND и использовать FTL-метаданные для восстановления удаленных файлов на устройствах, использующих процессор A4. Информация, представленная здесь, основана на серьезной работе по реверс-инжинирингу, выполненной командой iDroid/openiBoot.

Чтение NAND-памяти

iOS-устройства используют один или несколько идентичных чипов, адресуемых номером CE («chip enable»). Фактические параметры геометрии (число CE, число блоков на CE, число страниц на блок, размер страниц и резервной области) зависят от модели устройства и общей емкости хранилища. Физический адрес составляется из CE-номера чипа и физического номера страницы (PPN) на этом чипе.

Из-за ограничений NAND в операционных системах распространены механизмы трансляции (FTL), которые позволяют использовать NAND-память как обычное блочное устройство, оптимизируя при этом ее производительность и срок службы. Главная цель FTL заключается в уменьшении операций стирания и распределения их по всем блокам. С точки зрения ПТЭ, интересным побочным эффектом здесь является то, что при перезаписи логического блока на уровне блочного устройства старые данные на физическом уровне обычно не стираются сразу. Поэтому при поиске удаленных данных работа с сырым образом NAND может быть очень полезна.

Можно прочитать сырые данные NAND с помощью openiBoot, но передача данных по USB на данный момент довольно медленна, что делает этот способ непрактичным для выгрузки содержимого всей Flash-памяти.

Начиная с iOS 3 на ram-дисках Apple iOS можно найти программу ioflashstoragetool. Данная утилита может производить множество низкоуровневых операций, касающихся flash-хранилища и может читать сырые NAND-страницы и резервные области (не производя никакого рода дешифрования). Данная функциональность предоставлялась сервисом ядра IOFlashControllerUserClient.

В iOS 5 большая часть функций, предоставлявшихся данным интерфейсом IOKit, была убрана. Чтобы создать дамп посредством этого интерфейса, мы можем загрузить ram-диск с помощью более старой, четвертой версии ядра iOS. Это отлично работает, однако в таком случае мы потеряем способность использовать имеющийся код ядра для атаки перебором более новых связок ключей iOS 5. Чтобы выгрузить NAND под пятой версией ядра iOS, мы заново реализовали часть функции IOFlashControllerUserClient::externalMethod, ответственной за функциональность чтения. Когда наш инструмент выгрузки запускается под пятой версией ядра iOS, он замещает данную функцию той, что обрабатывает селектор kIOFlashControllerReadPage.

Кроме того, мы можем установить флаг загрузки nand-disable-driver, чтобы предотвратить высокоуровневый доступ к NAND и гарантировать, что ее содержимое не изменится в ходе получения.

Уровень преобразования Flash в iOS

Virtual Flash Layer (VFL) ответственен за переназначение bad-блоков и представление NAND, не содержащее ошибок, для FTL-слоя. VFL-слой знает физическую геометрию и транслирует виртуальные номера страниц, используемые FTL, в физические адреса (номер CE + номер физической страницы).

Слой FTL оперирует над VFL и предоставляет операционной системе интерфейс блочного устройства. Он транслирует номера логических страниц блочного устройства (LPN) в виртуальные номера страниц, занимается wear leveling и сборкой мусора в для блоков, содержащих устаревшие данные. На устройствах, поддерживающих аппаратное шифрование, все страницы, содержащие структуры данных, связанные с VFL и FTL, зашифрованы статическим ключом метаданных.

Что такое нанд в айфоне. Смотреть фото Что такое нанд в айфоне. Смотреть картинку Что такое нанд в айфоне. Картинка про Что такое нанд в айфоне. Фото Что такое нанд в айфоне

В различных версиях iOS использовались следующие варианты подсистем FTL:

PPN-устройства имеют свой собственный контроллер с прошивкой, которая может быть изменена через интерфейс IOFlashControllerUserClient, но большая часть работы FTL похоже все еще выполняется программно – с помощью YaFTL поверх нового PPNVFL.

На основании кода openiBoot мы написали минимальную read-only реализацию YaFTL/VSVFL на Питоне, чтобы получить возможность просматривать образы NAND как блочные устройства. В сочетании с реализацией HFS+ на Питоне она позволяет извлечение логических разделов для получения эквивалента dd-image. Далее нам нужно понять механизмы YaFTL, чтобы воспользоваться дополнительными данными, доступными в образе NAND.

YaFTL

Следующий рисунок обобщает процесс преобразования YaFTL:

Что такое нанд в айфоне. Смотреть фото Что такое нанд в айфоне. Смотреть картинку Что такое нанд в айфоне. Картинка про Что такое нанд в айфоне. Фото Что такое нанд в айфоне

В ходе нормальной работы в каждый момент лишь один суперблок каждого типа является «открытым»: страницы записываются последовательно в манере log-block. Когда текущий суперблок заполнен, YaFTL находит пустой суперблок для продолжения процесса. старевшие пользовательские данные стираются только в процессе работы сборщика мусора.

Последние страницы индексного и пользовательского суперблоков используются для хранения BTOC (таблица содержимого блока). Для пользовательских блоков BTOC перечисляет логические номера страниц, хранимые в этих блоках. В индексном блоке BTOC хранит первые логические номера страниц, на которые указывает каждая из индексных страниц.

Восстановление FTL производится при загрузке, если FTL не был должным образом отмонтирован (после kernel panic или жесткой перезагрузки, например) и контекстная информация не была зафиксирована на flash-носителе. Функции восстановления FTL приходится исследовать все блоки (используя BTOC для ускорения процесса), чтобы восстановить корректный контекст.

Метаданные резервной области

Поле lpn позволяет FTL-коду проверять корректность преобразования при чтении страницы. Оно также используется в ходе процесса восстановления FTL, чтобы обнаруживать страницы в «открытых» суперблоках, которые не имеют BTOC.

В поле usn записывается глобальный порядковый номер обновления во время записи страницы. Этот номер увеличивается каждый раз при фиксации новой версии контекста FTL или когда суперблок заполнен и происходит открытие нового суперблока. Данное поле позволяет легко сортировать суперблоки по возрасту.

«Отбеливание» метаданных

Признак того, что отбеливание метаданных включено, находится в поле флагов специальной страницы NANDDRIVERSIGN.

Восстановление удаленных файлов

Когда таблица поиска построена, мы можем легко обратиться ко всем доступным версиям заданной логической страницы. Чтобы восстановить удаленные данные на разделе мы реализовали простой алгоритм, похожий на метод вырезания данных из журнала HFS:

Данный наивный алгоритм дает хорошие результаты на «статичных» файлах вроде изображений, где весь файл записывается один раз и более не обновляется. Для файлов вроде баз данных SQLite понадобится больше логики, чтобы восстановить состоятельные снимки последовательных версий. Для этого можно, например, обнаруживать акты записи в заголовок файла или отслеживать модификации в записях файла каталога (дата модификации файла).

Один из файлов, который было бы интересно восстановить – системное хранилище ключей. Если атакующий смог получить доступ к первой версии системного хранилища ключей (без установленного пароля, сразу после восстановления прошивки), он мог бы затем получить доступ ко всем ключам классов без необходимости в атаке пароля пользователя. Однако, эксплуатировать более старые версии хранилища ключей невозможно из-за второго слоя шифрования: полезная нагрузка systembag.kb шифруется ключом BAG1, который хранится в уничтожаемой области и принимает случайное значение каждый раз, когда на диск записывается новая версия файла (когда пользователь меняет свой пароль). Данный механизм, очевидно, был разработан для предотвращения подобных атак, как объяснено в выступлении «Securing application data» с Apple WWDC 2010 (Сессия 209).

Уязвимость стирания в iOS 3.x

Инструменты получения содержимого NAND и вырезания данных теперь доступны в репозитории iphone-dataprotection. Дополнительные подробности также доступны на вики. Наконец, большое спасибо Патрику Вилдту и команде openiBoot за их работу над iOS FTL, которая позволила нам создать эти инструменты.

Источник

Принцип работы NAND-памяти

Что такое нанд в айфоне. Смотреть фото Что такое нанд в айфоне. Смотреть картинку Что такое нанд в айфоне. Картинка про Что такое нанд в айфоне. Фото Что такое нанд в айфоне

Что такое нанд в айфоне. Смотреть фото Что такое нанд в айфоне. Смотреть картинку Что такое нанд в айфоне. Картинка про Что такое нанд в айфоне. Фото Что такое нанд в айфоне

Содержание

Содержание

Современные мобильные гаджеты, повышение быстродействия компьютерных систем и производство недорогих, но быстрых накопителей для хранения большого объема информации напрямую связано с микросхемами памяти.

В быстродействующих устройствах хранения данных используются микросхемы флеш-памяти. Анонсировали их в 1988-89 году, когда компании Intel и Toshiba представили память с архитектурой NOR (Intel) и NAND (Toshiba). Именно вторая разновидность стала наиболее популярной, так как имела больше возможностей для миниатюризации. Почему, сейчас разберемся.

Полевой транзистор с плавающим затвором — основа ячейки памяти

Основой всей технологии флеш-памяти, в том числе и NAND, является полевой транзистор с плавающим затвором. В общем случае его структура выглядит так:

Что такое нанд в айфоне. Смотреть фото Что такое нанд в айфоне. Смотреть картинку Что такое нанд в айфоне. Картинка про Что такое нанд в айфоне. Фото Что такое нанд в айфоне

Перед нами обычный полевой транзистор, у которого, помимо управляющего, появился еще один затвор. Так вот в этом затворе, называющемся «плавающий», как раз и кроется вся особенность технологии.

Дело в том, что этот затвор и полупроводник, представляющий собой канал транзистора между стоком и истоком, разделяет тонкий слой диэлектрика. Электроны воздействии положительного напряжения к затвору, смогут не только направиться по своему обычному пути внутри полупроводника, но и «перескочить» с помощью инжекции или туннелирования через слой диэлектрика в плавающий затвор.

Разумеется, так смогут сделать не все электроны, а только их часть — те, которые получили большую энергию. При этом они не пробивают слой диэлектрика в физическом смысле, а в соответствии со своими квантово-волновыми свойствами «перепрыгивают» сразу в плавающий затвор. Вернуться обратно «перепрыгнувшие» электроны не могут, так как у них для этого не хватает энергии.

Что такое нанд в айфоне. Смотреть фото Что такое нанд в айфоне. Смотреть картинку Что такое нанд в айфоне. Картинка про Что такое нанд в айфоне. Фото Что такое нанд в айфоне

То есть, мы можем подать напряжение и тем самым «затащить» электроны в плавающий затвор. Они там останутся, когда мы включим транзистор в следующий раз ­— заряд, сосредоточенный на плавающем затворе окажет влияние на расположенный под ними канал между стоком и истоком: пропустит или не пропустит ток через транзистор независимо от напряжения на управляющем затворе. В самом простом случае мы получаем два состояния — ток есть или тока нет. Ноль и единицу. Что нам и требовалось.

Что такое нанд в айфоне. Смотреть фото Что такое нанд в айфоне. Смотреть картинку Что такое нанд в айфоне. Картинка про Что такое нанд в айфоне. Фото Что такое нанд в айфоне

Причем это состояние может сохраняться достаточно долго. Конечно, это время не бесконечно. Постепенно заряд на «плавающем» затворе потеряется. Но этого времени вполне достаточно для хранения информации в реальных условиях применения, так как речь идет о годах.

Разумеется, записанную информацию, то есть, заряд на плавающем затворе, можно стереть. Для этого достаточно подать на управляющий затвор напряжение обратной полярности, чтобы электроны смогли покинуть плавающий затвор и вернулись в проводящий канал транзистора. До этого времени заряд и логическое состояние транзистора сохраняется из-за того, что энергии электронов недостаточно для преодоления потенциального и физического барьера в виде тонкого слоя диэлектрика.

Что такое нанд в айфоне. Смотреть фото Что такое нанд в айфоне. Смотреть картинку Что такое нанд в айфоне. Картинка про Что такое нанд в айфоне. Фото Что такое нанд в айфоне

В процессе развития и миниатюризации технология изготовления полевых транзисторов с плавающим затвором менялась и совершенствовалась. Если первые элементы памяти создавали в планарном виде на поверхности кристалла, то сейчас используется технология 3D NAND или V-NAND (разные маркетинговые названия), в которой структура транзистора сформирована не на горизонтальной плоскости, а на вертикальной. Это позволяет экономить площадь и увеличивать объем памяти, который размещается в одной микросхеме. Принцип работы транзистора при этом остается прежним.

Что такое нанд в айфоне. Смотреть фото Что такое нанд в айфоне. Смотреть картинку Что такое нанд в айфоне. Картинка про Что такое нанд в айфоне. Фото Что такое нанд в айфоне

Кроме того, сейчас используют не только металлические плавающие затворы. Появились технологии изготовления кристаллов микросхем, повышающие их надежность и позволяющие удерживать заряд в течение большего времени. Например, компания Samsung использует для захвата зарядов и работы в качестве «плавающего затвора» изолированные области из непроводящего материала нитрида кремния SiN. Они называются 3D Charge Trap Flash — «ловушки заряда». Их применение увеличивает срок хранения заряда, а, следовательно, и информации в ячейке, а также делает микросхемы экономичнее в плане энергопотребления.

NAND и NOR ячейки памяти — как они работают

Транзисторы с плавающим затвором соединяются в матрицы, хранящие слова данных по нужным адресам, разными способами. Основными являются NAND и NOR. Эти аббревиатуры представляют собой сокращения словосочетаний «Not AND» и «Not OR» — соответственно «И-НЕ» и «ИЛИ-НЕ».

Схематично способ построения матриц в двух случаях выглядит так:

Что такое нанд в айфоне. Смотреть фото Что такое нанд в айфоне. Смотреть картинку Что такое нанд в айфоне. Картинка про Что такое нанд в айфоне. Фото Что такое нанд в айфоне

Как видите из представленных схем, построение матрицы по схеме NOR удобно тем, что можно просто получить доступ к любой конкретной ячейке и записать информацию именно в нее. В случае с NAND несколько одиночных ячеек памяти соединены последовательно и для того, чтобы записать состояние «ноля» в одну из них, надо, чтобы все другие были открыты и пропускали ток.

Именно по этой причине стирание информации в микросхемы NAND-памяти производится поблочно, а для того, чтобы записать новые данные, обновляют информацию сразу для множества ячеек (осуществляют запись «постранично»). Но зато такая схемотехника позволила значительно упростить топологию и сократить размеры ячеек памяти на кристалле. Поэтому в современной микроэлектронике именно NAND-память является основной. И когда вы покупаете новый SSD-диск, то в нем стоят именно микросхемы с NAND-памятью.

Как в одной ячейке удается хранить до 4 бит данных

Небольшими размерами преимущества ячеек NAND-памяти не ограничивается. Еще один интересный и полезный момент заключается в том, что в них можно записать не один, а несколько (до четырех) битов информации. Теоретически можно и больше, но пока реально можно говорить только о четырех, так как дальше начинаются серьезные технические сложности. Тем не менее, на мероприятии Flash Memory Summit 2019 представители компании Toshiba уже представили идею записи по пять бит данных в каждую ячейку. Но пока до практического применения дело ещё не дошло.

Что такое нанд в айфоне. Смотреть фото Что такое нанд в айфоне. Смотреть картинку Что такое нанд в айфоне. Картинка про Что такое нанд в айфоне. Фото Что такое нанд в айфоне

Разберемся, как работает запись нескольких бит информации в одну ячейку. Транзистор с плавающим затвором представляет собой элемент, который может находиться не только в двух состояниях — закрытом и открытом, но и в промежуточных. Фактически это аналоговый элемент, способный пропускать по цепи сток-исток ток разной величины в зависимости от того, какой заряд имеется на затворах и какое поле им создается.

Это значит, что можно «загнать» в плавающий затвор (в 3D NAND — в «ловушку зарядов») столько электронов, сколько понадобится, чтобы пропускать определенный ток через транзистор при определенном значении порогового напряжения. Таких пороговых напряжений может быть несколько, так как есть возможность накопить заряд больше или меньше — столько, сколько потребуется, чтобы в ячейке записалась нужная информация. Далее, подавая на транзистор напряжение и контролируя ток, можно судить о его состоянии, то есть о том, какие данные он хранит.

Отсюда и возникают ячейки памяти, в которых хранится не один бит информации, а больше, вплоть до четырех. Поэтому вся память делится на две категории: SLC (сокращение от Single Level Cell — одноуровневые ячейки) и MLC (Multi Level Cell — многоуровневые ячейки).

С SLC-ячейками все просто. Это классические элементы памяти, которые хранят один бит с двумя состояниями, одно из которых соответствует заряженному затвору, а второе — разряженному.

Что такое нанд в айфоне. Смотреть фото Что такое нанд в айфоне. Смотреть картинку Что такое нанд в айфоне. Картинка про Что такое нанд в айфоне. Фото Что такое нанд в айфоне

MLC-ячейки в свою очередь подразделяются на:

Такое увеличение плотности записи с одной стороны повышает объемы накопителей. Но с другой снижается надежность, так как требуется высокая точность записи состояния и последующего чтения данных. Увеличивается и время, которое тратится на чтение и запись данных, так как надо понять, в каком из 4, 8 или 16 режимов находится транзистор.

Дальнейшие перспективы технологии

Чтобы еще больше увеличить плотность хранения данных в одной ячейке и перейти на хранение пяти бит информации, потребуется контролировать уже 32 режима работы транзистора. Учитывая, что питание микросхем составляет единицы вольт, речь идет о том, чтобы соблюдать точность измерения и установки пороговых напряжений в сотые доли вольта. И это только одна из сложностей, которые надо решить.

Что такое нанд в айфоне. Смотреть фото Что такое нанд в айфоне. Смотреть картинку Что такое нанд в айфоне. Картинка про Что такое нанд в айфоне. Фото Что такое нанд в айфоне

Кроме того, надо решать такие задачи, как коррекция ошибок, надежность и количество циклов записи/чтения. Последняя проблема — одна из наиболее критичных, так как запись и чтение данных приводит к износу и уменьшению слоя диэлектрика между плавающим затвором и полупроводниковым каналом транзистора, а, следовательно, к выходу из строя ячейки. Именно этот момент является определяющим для времени безотказной работы памяти. Но, вполне возможно, что инженеры скоро найдут решение, позволяющее сделать следующий шаг в увеличении плотности записи. Тогда появятся еще более объемные твердотельные накопители по низкой цене.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *