手机系统缓存变多（不只是系统垃圾在作怪）

前言：内容干货十足，笔者get到了多个知识点，虽然提到了部分厂商的名字，但不涉及任何软性内容。以下内容根据专家演讲速记整理而来，由于整理者水平有限，如有错误或者疑惑请联系演讲嘉宾叶敏本人，附其个人puma-fly。

2019全球闪存峰会期间，深圳得一微电子Flash分析部门经理叶敏介绍了如何通过改进NAND Flash的Program质量来降低Read Retry的次数的干货内容（英文主题Measuring the Difficulty of Programming 3D NAND），笔者在此之前没有听说过什么叫Read Retry，对这次技术演讲充满了好奇。

深圳得一微电子Flash分析部门经理叶敏

从他的介绍中笔者了解到，由于3D闪存的结构比2D闪存的结构复杂得多，导致Program（什么是Program下文会解释）操作的可靠性和一致性不容易满足，因为片与片，Block，WordLine都会有所不同。这种复杂性带来的差异为现在的闪存控制器的性能表现带来了很大问题。

存储本质上就是存储0和1，在器件的实现上就是用不同的电位表示0和1，读取信息的过程就是读取电位信息，然而，读取电位信息的操作有时候会出错，为什么会出错呢？

测试结果表明，随着器件使用次数比如PE Cycle的增加或者时间的推移，阈值电压偏移，且电压分布的幅度更宽。换句话说，随着使用次数的增多或者寿命的缩减，正确读取数据需要更高的电压，电压精度降低了。

原来正常电压已经不够用，读取时仍然用正常的读取电压去读取，发生错误就在所难免，因此，读取时也需要Read Retry将读取电压进行相应的偏移，因为电压升高了，所以功耗也会相应增加。

正常的情形下（如上图），0是0，1是1，男是男，女是女，然后，不正常的情况下（如下图），变成下面这样，男的和女的界限开始模糊，两个相互独立的曲线开始变得有交集，这就出错了。

Read Retry其实是一种纠错机制，当出现ECC不可纠正的读取错误时，通过尝试偏离正常阈值电压的方式找到最接近的阈值电压，以此来保证读出数据的正确性。

Read Retry与存储器件的使用寿命密切相关，为了找到正确的电压，Read Retry需要反复Retry，这就意味着读取数据的效率降低，放在SSD的场景下，就是会导致读写速度降低，而且速度不均匀，性能不稳定，忽高忽低，但大体上速度会越来越低。3D NAND出现以来，Read Retry的次数提升更为明显。

叶敏介绍了得一微提出了新的衡量Porgram质量的方法，通过这种方法改进Program和Read的操作，在尽可能长的时间里降低Read Retry的次数，甚至能彻底消除Read Retry。得一微是如何做到的呢？

首先，思考如何测量和评估3D闪存Program的质量？

在回答这个问题前，首先要补充解释一下“Program”这个具有迷惑性的词，这里的“Program”不是指Coding不是指编程，而是指数据写入的过程。

在回答这个问题之前，还要多问一句，现在的衡量标准为啥不靠谱呢？

常规评判Program的质量的方法就是按page和frame统计错误率，错误率高的质量就不好，反之则为好，一般测试的做法是先写进入然后再读出来，通常错误率不会太高，但实际上这一常规测试并不符合实际情况。

实际上，大多时候，读取操作并不是在刚写入之后短时间内进行的，读取操作可能会在写入后几个月甚至几年之后才会读取到，如何在长时间内保持较低的错误率，这才是评判Program质量的正确方式。

叶敏介绍实测的结果显示，刚写进入就读出来的错误率远低于一年后的测试数据，而且，一年后（通过高温模拟一年时间）的测试中出现的错误已经超越了ECC的承载能力，必须得靠Read Retry了。我们普通人用的手机也会有类似的体验，手机用的时间越长，运行速度会越来越慢，也有类似的原因。

回答完这个问题，那靠谱的衡量标准是什么呢？

叶敏介绍了得一微的衡量方法，得一微提出了有效窗口的概念，所谓有效窗口，是指相邻两个阈值分布的出错率在一定范围内的窗口，通常用1‰和21‰来定义，有效窗口越大，读操作的可纠错可能性就越大，retry次数也会少，甚至不需要Read Retry。

上图可见，阈值分布的曲线会随着时间的推移会变得平坦，而且会向两边扩张。

如果将阈值分布曲线的中心点位置电压设置为默认读电压，那么出错的概率就会很低，市场上大部分的厂商都采取这一做法，新品出厂时候的错误率会非常低，然而，一年后的表现就会变得非常差，有的错误率甚至能提升十倍。

得一微提出的做法是让阈值分布曲线朝相反的方向移动。Program之后调整阈值分布，上面的往上移一点，下面的往下移一点，让它与阈值分布移动规律正好相反，测试结果显示，因为往上有偏移，使得一开始的错误率会有点多，但一年之后，它的出错率仅有很少的增多，这种方法就可以在很长时间内，把出错率维持在比较低的水平。

叶敏介绍的“有效窗口”，相邻阈值分布的有效距离，“中心点分布”，阈值分布移动规律的相关描述，可以给设计者和测试工程师提供评估3D闪存Program的质量的标准。

从叶敏的分享中我们应该意识到，温度对于电子器件会造成实质性的损伤，手机发烫的时候对手机有很大伤害。也解释了为什么电子产品是消耗品，时过境迁，即使一样的硬件一样的软件，运行速度还是会慢不少，而不是一昧的怪罪说系统垃圾太多了。