Robin Harris :闪存存储为何发生故障？

整个闪存存储行业似乎对于NAND闪存技术方面的话题都保持着惊人一致的沉默态度。即使在网上搜索有些NAND闪存故障的内容，我们也得不到多少有用的信息。

LSI公司是一家颇具资历的RAID及SCSI控制器与适配器制造商。最近我刚刚制作了一段视频，内容是我采访LSI系统架构师兼企业研究员Robert Ober的过程——他个人曾创造出数十项专利，并深谙存储技术领域知识。

闪存到底如何工作？

闪存在浮栅晶体管的量子阱中储备电荷。浮栅这一名称源自闪存内部的实际运作机制，即利用氧化物绝缘层将普通晶体管与数据进出通道相隔离。这道栅级“悬浮”于两套绝缘层之间。

浮栅NAND闪存单元 

浮栅中的量子阱负责存储电荷。在单级单元（简称SLC）闪存中，无论电荷是否存在、我们都能获得单独二进制位。

而在多级单元（简称MLC）闪存方面，共有四级电荷对应两个二进制位。三级单元闪存（简称TLC）则拥有八级电荷，对应三个二进制位。

向闪存单元写入信息大约需要20伏电压。不过这一电压由芯片泵提供，因此闪存芯片并不需要20伏输入电压。

每次写入时，高电压会将更多电荷传输至用于保护浮栅的绝缘层当中。随着绝缘层中蕴含电荷数量的增加，单元的写入时耗也会变得越来越长。

由此推导，最终写入操作将无法正常完成。一旦发生这种情况，现有数据将无法被正确覆盖、也就等于被保留了下来。

这也就是闪存“故障”的实际表现。

闪存的其它问题

在采访视频中，我们并没有止步于闪存故障话题。举例来说，我们应当如何看待闪存所固有的损耗介质属性？写入放大是怎样实现的？数据压缩会给写入放大带来何种影响？

大家可以点击此处查看这段LSI采访视频，并亲自从中找到答案。

我们的总结

鉴于NAND闪存在过去五年中给存储行业带来的深远影响，我们非常惊讶地发现人们对于这种已经广泛铺开的存储技术知之甚少。当然，这其中存在一部分保守商业秘密的考量，但供应商肯定也害怕对闪存的深入了解会使用户对这种损耗率颇高的机制产生恐惧感。

而且尽管不适之感已经随着良好的性能体验逐渐散去，但仍有不少用户对于存储机制充满疑虑。

举例来说，存储业务最早曾宣称基于闪存的SSD产品比磁盘驱动器更加可靠——这显然并不完全准确。

没错，最可靠的SSD确实比普通硬盘更可靠些，但真正负责向现货市场投放产品组件的供应商往往根本拿不出比磁盘驱动器可靠的闪存方案。

如今我们还找不到足以替代NAND闪存的优秀后备方案，因此针对NAND闪存工作原理与工作效果的讨论基本只停留在学术层面。然而随着新型持久性存储技术（例如电阻式RAM技术）逐渐进入市场，这些问题将变得非常重要、并最终成为左右决策者判断的关键性因素。