Теоретико-информационный анализ многоуровневой flash-памяти. Часть 1. Модель канала и границы случайного кодирования

Аннотация

Введение: flash-память представляет собой один из наиболее быстро растущих сегментов глобальной полупроводниковой индустрии. Благодаря неуклонно возрастающей плотности записи, высокой скорости записи/считывания, низкому энергопотреблению и продолжительному сроку службы, flash-память используется для хранения данных в весьма обширной сфере приложений. Повышение плотности записи, достигаемое за счет уменьшающегося физического размера ячейки наряду с возрастающим количеством используемых состояний, приводит к снижению надежности хранения данных, что требует использования помехоустойчивого кодирования. Цель: исследование теоретически достижимых значений основных параметров помехоустойчивого кодирования для модели многоуровневой NAND flash-памяти в зависимости от условий записи и хранения данных. Результаты: получены теоретически допустимые пределы скорости кодирования, для которых возможно построение надежных систем хранения данных для одной из возможных моделей flash-памяти, которая описывает страницу чипа памяти как систему с независимыми многоуровневыми ячейками. Для этой модели находятся границы случайного кодирования в форме, допускающей получение численных результатов. С использованием полученных границ устанавливаются обменные соотношения между предельно возможной скоростью кодирования и такими ключевыми параметрами, как число циклов перезаписи и время хранения данных. Рассмотрена возможность гауссовой аппроксимации канала записи/считывания. Эта аппроксимация оказывается в ряде случаев достаточно точной, что позволило получить точные оценки вычислительной скорости R