NAND-piirit standalone modem -alustoissa

Abstract

NAND-muistipiirien käyttö kasvaa vuodesta toiseen; muistipiirejä sovelletaan muun muassa kameroissa, muistitikuissa, mp3-soittimissa jne. Maailmassa on eri muistipiirien tuottajia ja useasti sovelluksen oikea toiminta riippuu muistipiirin valinnasta. NAND:n valintaan vaikuttavat monet eri aspektit, mutta tärkeimmät niistä ovat asiakkaan vaatimukset. Kuitenkin asiakkaalla voi syntyä kysymyksiä muiden valmistajien tuottamien muistipiirien käyttömahdollisuuksista. Tämä voidaan ennakoida ja suorittaa asiakkaan kysymyksiin vastaava tutkimus.

Valmistajat suorittavat eri testejä tuotannon prosessin aikana tehtaalla. Eri valmistajat käyttävät eri testausmenetelmiä ja tekniikoita, joten valmiin muistipiirin laatu voi erota valmistajasta toiseen. Renesas Mobile Corporationin toteuttamaan laitteeseen voidaan hyvinkin soveltaa kahden eri valmistajan muistipiirejä, eli Micronin ja Toshiban tuottamia piirejä. Siten työn päätavoitteena oli verrata kahden eri valmistajan piirejä keskenään ja haastaa tuottajien dokumentoimia muistipiirien parametreja. Tutkimuksen sivutavoitteena oli arvioida flash-operaatioiden ja Flash Translation Layerin toiminnallisuuden vaikutus muistipiirin elinaikaan.

Kaikki tutkimuksessa käytetyt testitapaukset on suunniteltu ja toteutettu johdonmukaisesti teorian avulla. Melkein kaikki tutkimuksessa käytetyt dokumentit ja ohjeet löytyvät internetistä; poikkeuksina ovat Renesasin ja Toshiban sisällä käytetyt paperit. Toteutuksessa käytettiin C-, C++- ja C#-ohjelmointikieliä. Lisäksi käytössä oli Renesasin toteuttamat työkalut: trace- ja debug-ohjelmisto sekä protolaitteita.

Testauksen tulosten näkökulmasta Micronin valmistama muistipiiri vaikuttaa paremmalta Toshiban tuottamaan muistipiiriin verrattuna. Toisaalta täytyy ottaa huomioon muistipiirin hintaa, kokoa ja datan käsittelynopeutta koskevat asiakkaan vaatimukset. Mainitun mukaisesti Toshiba alkoi vaikuttaa paremmalta: muistipiiri on 24 nm:n luokasta, piiri on suhteellisesti Micronin tuotetta halvempi ja datan käsittelynopeus kolminkertaistuu verrattuna Microniin. Tehdyn laskelman ja Program/Erase-testitapauksesta saadun datan perusteella voidaan todeta, että molempien valmistajien piirit kestävät hyvin aktiivista käyttöä. Voi myös sanoa, että ongelmat esiintyvät datan käsittelyssä todennäköisemmin asiakkaan valitseman muistipiirin elinajan loppuvaiheessa kuin Micronin tekemän tuotteen samassa elinajan vaiheessa.

The use of the NAND memory has been growing up with every passing year; this type of memory chips is being used in almost every electronic device: digital cameras, flash-memories, mp3-players etc. There are many NAND memory chips manufactures. Under some circumstances the application correct behavior and functionality is directly dependent upon features of the NAND memory chip provided by the manufacturer. Nonetheless, the main aspect to be considered by the application’s producer is the client’s requirements. The client’s questions and concerns about mentioned features should be foreseen. For this purpose some research should be done on the producer’s side.

Different test cases are done within the NAND memory chips manufacture process. Every manufacturer uses its own test methods and techniques, thus, the ready to ship product’s quality differs from manufacturer to another. For the application designed by the Renesas Mobile Corporation can be applied two different memory chips manufactured by the Toshiba and Micron. Thus, the research’s main objective is to compare two different manufacturers’ memory chips and challenge parameters documented by factories. The paper in question secondary objective is flash chip’s operations and flash translation layer produced impact estimating on the memory chip lifespan.

Every single test case was designed and implemented consistently based on the theory. Almost all documents and manuals used in this paper can be found on the Internet – the only exception is Renesas Mobile Corporation and Toshiba internal documentation. For test cases implementation were used C, C++ and C# programming languages. During the tests execution trace and debug software and hardware provided by the Renesas were in use.

In respect of the tests results, the Micron memory chip looks better than the product produced by the Toshiba – the amount of the erroneous bits is about 20 times smaller, there is no current leakage etc. Consequently, the read or write operation’s fault will happen most probably on the Toshiba’s product. Nevertheless, as was mentioned above, the only aspect, which can be considered under such circumstances, is the client’s requirements. Hence, the Toshiba memory chip is starting look better – it’s smaller, relatively cheaper and three times faster (it has error correction code algorithm built-in) comparing to the Micron memory chip.