JESD218B中文----寿命测试方法部分

6EnduranceTestMethod本节描述了两种enduranceverification方法，一种是基于DirectMethod（直接法），另一种是基于ExtrapolationMethods（外推法）。这两种方法都包括endurance和retention。直接法将ssd写入TBW，并进行数据保持测试。如果在1000小时的stresscycle内可以达到全部TBW，则应采用DirectMethod。如果这是不可能的，那么ExtrapolationMethods是可以接受的。制造商可以使用DirectMethod，即使这需要超过1000小时。如果一个来自认证系列的SSD产品已经使用该标准进行了认证，那么后续的产品只需要1000小时DirectMethod评估的数据，即使这导致这些驱动器没有完全达到TBW额定值限制。6.1Directmethod图1显示了DirectMethod的流程图。在这种方法中，ssd使用指定的参考工作负载被stressed到TBW。endurance应在高温和低温下进行。在endurance之后，应进行retention测试。由于retention时间要求(表1)很长，需要extrapolation或加速来验证SSD满足retention要求6.1.1SampleSizeandAcceptanceCriteria对于系列中的第一个产品，样品应由所有负责SSD生产的工厂中至少三个非连续生产批次的SSD组成。对于系列的后续产品，一个生产批量就足够了。样本中ssd的数量应足以确定FFR和UBER的要求均满足60%的置信水平。样本量和验收标准由以下两个方程定义，数学上体现了上一句60%的要求:UCL(functional_failures)≤FFRⅹSS(2)UCL(data_errors)≤min(TBW,TBR)ⅹ8ⅹ1012ⅹUBERⅹSS(3)functional_failure：是可接受的功能失败数量data_errors：是可接受的数据错误数量min(x,y)：是x和y的最小值(也见6.1.3)FFR和UBER：见（表1）TBW：是总写入Bit量TBR：是总读取Bit量(见6.1.3)SS：是SSD的取样量：是表2定义的信心上限公式(见JESD47)一个常见的抽样计划称为accept-on-zero计划，因为如果没有失败，测试就会通过，如果失败大于零，测试就会失败。对于accept-on-zero计划，UCL值是0.92。注意：方程2和3分别表示两个单独的取样大小要求和验收标准。在特定情况下，两个方程中的一个是取样大小限制方程。哪个方程是验收标准的极限方程，取决于测试过程中出现的功能故障和数据错误的数量。举例：FFR=3%，UBER=10-16,TBW=100，要求所有的数据都要进行写入、读取并经过一致性校验，遵守accept-on-zero计划。SS≥0.92/(0.03)=30.1(公式2)SS≥0.92/(100ⅹ1ⅹ8ⅹ1012ⅹ10-16)=11.5(公式3)因此，所需的取样量为31(两个结果中较大的一个)。如果选取31个样本量，若31个SSD无功能故障且满足公式3的UBER要求，则通过验证。最后一项这样计算：UCL(data_errors)≤100ⅹ1ⅹ8ⅹ1012ⅹ10-16ⅹ31=2.48(公式3)查看表2可以得出：可以接受最多一个数据错误。因此，如果没有功能故障且小于或等于一个数据错误，则测试通过。注意：UBER是以读取的bit量来定义的(见3.22)，但为了endurance测试，公式3却计算了TBW、TBR的最小值。理由有两方面。首先，许多数据错误对于SSD的重写来说是暂时的，但是对于重复的读取来说是可重复的。这意味着，一个有损坏数据的扇区如果进行重写可能会因为没有发现错误而通过测试，但是读取多次没有失败的扇区不太可能检测到额外的错误。这意味着，如果读操作的频率低于写操作，那么可能会遗漏许多数据错误。只有在重写这些扇区之前读取所有写入的数据，才会检测到所有数据错误。如果TBR小于TBW，则应该增加UBER，因为可能会出现未检测到的瞬时数据错误。使用TBR代替TBW可以实现这个目标。其次，这个标准是与一个可供参考的读写比列对齐的。如果TBR等于TBW，则UBER可能被认为是每比特读或每比特写的错误率都是等价的。如果endurance测试中的TBR大于TBW，则UBER基于TBW。在endurance测试期间，可以对相同的写入数据进行多次读取，但不得用于增加公式3的右侧。6.1.2Categorizationoffailures失效ssd分为三类:非endurance失效、endurance功能失效和endurance数据错误。非endurance失效将被排除在endurance验收的考虑范围之外，但如果与驱动器质量的其他部分有关，当然应该考虑。根据FFR验收准则(公式2)来控制功能故障的数量，根据UBER验收准则(公式3)来控制数据错误的数量。只有当有令人信服的证据表明，失败不是由对驱动的写操作到达endurance极限或随后的retention压力引起的，失败才能被归类为非endurance失败。在写入数据的电路路径之外的故障(例如，孤立于电源和电容器的故障)可视为非endurance故障。写入数据电路路径中的故障，特别是主控和flash中的故障，通常被认为是endurance故障，但也有例外。如果失败的原因与写入的数据量无关，则写入数据电路路径下的失败可能被视为非endurance失败(例如,如果在控制器中发生氧化击穿事件，这是在长时间偏压和温度异常下的结果，而不是TBW)。当驱动器发生灾难性故障或仅遭受单个损坏扇区时，endurance故障在功能故障和数据错误之间的划分是明确的。对于涉及多个数据错误或部分驱动功能故障的中间情况，制造商在决定归属时可以使用酌情权。6.1.3EnduranceStressPhaseSSD使用规范指定的工作负载进行读写到完整的endurance规格(TBW)。endurance时间是使用endurance设备达到TBW额定值所需的时间。如果由被测系统或SSD本身之间的性能差异导致某些SSD在给定的endurance时间内比其他SSD接收更多的写操作，那么每个SSD写入的平均数据量应达到endurance规格(TBW)。应记录测试中所有驱动器错误，即使这些错误是暂时的；仅在endurance测试结束时对驱动器进行测试是不可接受的。理想情况下，读取并验证数据需要测试系统检索先前写入SSD的数据，并将该数据与测试系统存储的单独主副本进行比较。对于某些测试系统，这样完整的数据验证是不可能的。在这种情况下，只要已知SSD具有较强的错误检测能力(90%)，测试系统依靠SSD的错误检测能力对数据进行验证就足以进行endurance验证。样本分为两组。一组在低温下承受endurance压力，另一组在高温下承受endurance压力。endurance压力的低温和高温由表3和表4的SSD分类定义。当不同SSD的温度不同时，例如因为处于endurance测试环境中位置不同导致的温度差异，应使用平均温度。低温(25℃)endurance分支的目的是评估使用温度较低但不至于低到需要制冷的耐受能力。因此，在这种情况下，测试温度被认为是环境温度，而不是SSD本身的温度。最佳的做法是使用足够的空气循环，以达到最低的温度与实际的室温一致。高温endurance分支的设计意图有两方面:1)评估使用温度上限附近的耐受能力;2)加速恢复影响达到与使用条件相匹配的程度。对于第一点，表3指定使用的温度至少与表1中定义的使用温度相同。关于第二点，众所周知，NAND闪存由每次p/e周期所造成的损害都会在p/e周期之间的延迟期间部分恢复或愈合(参见JESD22-A117)。因此，在短短几周内进行的endurance压力测试所造成的净损伤要比正常使用几年所造成的损伤大。这种更高的净损害的主要影响是，与实际使用中可能存在的功能相比，降低了数据保留功能。为了避免这个问题，表3和表4指定了已经计算好的目标压力温度，以便闪存恢复量与表1中指定的实际使用条件相匹配。目标温度随endurance压力时间的变化而变化，因为温度的作用是加速闪存恢复率，所以较长的压力时间不需要像较短的压力时间那样高的温度。假设以anactivationenergyof1.1eV为前提(详见附件A(规范)：CalculationsofTemperature-AcceleratedStressTimesforthedetailedcalculations)，根据表4中的目标时间/温度值，则endurance压力时间等效于表1中ActiveUse下温度和小时/日的1.5年。虽然在实际使用中，寿命极限预计在3-5年后才会达到，并且本标准的目的是匹配实际使用，但是却针对了更严重的情况来进行计算，即全TBW仅发生在1.5年内。这是一个保守的假设，因为更短的压力时间只允许更少的P/E之间的恢复，因此会在压力结束时导致更高的净损害。这个假设是为了在1.1eV加速模型中为高温数据保持防止可能的误差增加保证。延后时间可能包括设备被下电，或上电却没有写入数据的时间。如果设备已上电，制造商应确保设备不会进行任何在实际使用过程中不可能进行的后台维护动作。使用DirectMethod时，无论何时endurance测试的有效部分(不包括延后时间)需要在1000小时内完成。高温下的延后时间不允许使用到低温分支。除了写入和读取数据之外，还可以在endurance测试中添加其他压力和操作，以适应超出耐久能力验证的目的，只要这些压力和操作不与本节中指定的延后时间限制冲突。例如，可以添加电源中断来测试设备处理此类中断的能力。6.1.4HighTemperatureRetentionStress在endurance压力测试后，将设备下电并在高温下烘烤，以确定数据保持能力。只有对在高温下工作有压力的设备才能烘烤。在烘烤前将数据全部写入设备中，烘烤后再读取全部数据。数据保持导致的数据错误数量将被添加到endurance压力测试导致的数据错误数量中，总数应满足UBER的验收标准(见公式3)。表3显示了retention验证所需的条件。烘烤给出了两个等价的选项，它们都被认为是等价的。在anactivationenergyof1.1eV和retention要求所属类的假设下，选择限制的retention温度和时间作为数据保留时间，而这个时间被用来对应非易失性存储器数据退化通用的温度加速机制。如果SSD(非易失性存储器除外)的某个部件不能承受指定的温度，则该部件可能会被移除或替换，以进行retention烘烤。如6.1.3所述，高温endurance压力测试需要在由表4中目标值的不同而决定的时间/温度对下运行，这可能需要调整retention烘烤时间或温度。是否做出烘烤时间或温度的调整由制造商决定。如果要对烤盘温度进行调整，烤盘温度将根据实际endurance温度与表4所示温度的差值进行调整，但温度不能降低超过7℃。例如，假设消费级SSD的endurance压力测试是在48℃下承受超过1000小时的情况下完成的，而表4指定的该压力时间内的压力温度应该为55℃。那么烘烤条件就要从66℃下的96小时(表3)变为59℃下的96小时。如果endurance压力温度较低，则不允许进一步降低，因为最大允许降低7℃。如果endurance压力温度高于表4要求，则用全偏移量来提高烘烤温度，不限于7℃。如果要对烘烤时间进行调整，则按以下因素调整时间:AdjustmentFactor=(Actualstresstime)/(StresstimeinTable4forthatstresstemperature)(4)调整系数不能小于0.5举例：在前一个例子中，表4指定了温度为49摄氏度时的压力时间为2200小时。调整系数将是0.45(1000/2200)，由于受到0.5的限制