High Temperature 및 User Cycling Rate 조건에

따른 Nand 플래시 메모리의 Retention 특성 관계 분석

허민호

minho.her@hynix.com

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Introduction

High Temperature 와 Data Retention 과의 관계

User Cycling Rate 와 Data Retention 과의 관계

experiment

High Temperature 에 따른 BER 특성 비교

User Cycling Rate 에 따른 BER 특성 비교

Conclusions

Contents

2

Introduction

High Temperature 에 따른 Operation 영향

High Temperature 에 따른 Program/Erase 특성 유의 차 없음.

2.6

V_25'C

2.6

V_90'C

2.6

V_125'C

3.3

V_25'C

3.3

V_90'C

3.3

V_125'C

3.7

V_25'C

3.7

V_90'C

3.7

V_125'C

tPR

OG

[u

s]

Average

2.6

V_25'C

2.6

V_90'C

2.6

V_125'C

3.3

V_25'C

3.3

V_90'C

3.3

V_125'C

3.7

V_25'C

3.7

V_90'C

3.7

V_125'C

tBE

RS

[m

s]

Average

3

Introduction

온도 가속 Factor

Eq. Year 55℃ 85℃ 125℃

Time 1.5 Year 3Weeks 14 Hours

Acceleration Factor

(Ea=1.1eV)1 26.01 933.54

Period of Application

(55℃ / Reference)55℃ 85℃ 125℃

1 Year 365 Days 2Weeks 9.4 Hours

2 Year 730 Days 4Weeks 18.8 Hours

5 Year 1825 Days 10Weeks 46.9 Hours

Application 시간을 고려한 Max. Cycling 시간

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Introduction

Data Retention 평가 시 , Application 시간 고려.

Product Cycle

Count

Time for 3K cycle

at Intended

Application

User Mode

Cycling

Temperature

Desired

endurance

qualification

Time

Cycle per Hour

Qualification

Cycling

Temperature

Detrapping

Activation Energy

3.0K 5 Years 55℃ 46.9 Hours3K cycle @

47Hours125℃ 1.1eV

a) 125℃ 에서 46.9 시간 Cycling 시 소비자 기준 온도로 가속 Factor 고려 시, 46.9 x 933.5 =

43,781.15 Hours 이다.

b) 실제 Application 조건과 온도 가속 실험과의 시간 차이는 43,800hrs -43,781hrs = 19 Hours 이다.

c) Activation Energy 1.1eV 기준으로 125℃ / 46.9 Hours Cycling은 55℃ / 5Years 와 동일하다.

5

Experiment & Result

이전 Data Retention 평가 방법 과 High Temperature 가속평가방법 비교 (1)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Ra

w B

ER

Bake (T=125C & Hours)

85C/3Week Erase/Write & 125C Bake 125C/15Hours Erase/Write & 125C Bake

3주간 평가 결과와 Short Time 평가 결과에 따른 BER 비교 시결과 유의 차 없음.

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Experiment & Result

이전 Data Retention 평가 방법 과 High Temperature 가속평가방법 비교(2)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Ma

x F

ail B

it

Bake (T=125C & Hours)

85C/3Week Erase/Write & 125C Bake 125C/15Hours Erase/Write & 125C Bake

3주간 평가 결과와 Short Time 평가 결과에 따른 Bit Flip (1KB 당) 비교 시결과 유의 차 없으며, 이를 통한 Short Term 평가를 통한 품질 Feedback 가능.

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Experiment & Result

User Cycling Rate 에 따른 Retention 특성 비교 결과(1)

Max. Cycle 에 Data Retention 1Year 는 MLC Device 에 명시되어 있는 Spec 임.하지만 실제 User Cycling Rate 는 1Year 이상 사용하고 있음.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Ra

w B

ER

Bake (T=125C & Hours)

55C/1.5Year (85C/3Week = 125C/15Hrs) 55C/3.0Year (125C/28Hrs)

Max. Cycle 실제 User Cycling Rate 평가 시 BER.

8

Experiment & Result

User Cycling Rate 에 따른 Retention 특성 비교 결과(2)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Ma

x F

ail B

it

Bake (T=125C & Hours)

55C/1.5Year (85C/3Week=125C/15Hrs) 55C/3.0Year (125C/28Hrs)

Max. Cycle 에 실제 User Cycling Rate 평가 시 Max. Bit Flip.Retention 평가 시 Pre.Cycling Rate 에 따른 Healing Effect 존재.

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Conclusion

High Temperature 를 사용한 Retention 특성 평가

• High Temperature 를 사용해서 빠른 Data Retention 평가 가능함.

• 기존 방식과 비교 시 , Data 유의차 없음.

Application 을 고려한 합리적인 Retention 특성 평가

• 공정 기술 미세화에 따라 Data Retention 특성은 나빠지고 있음.

• Application 을 고려해서 공급자와 사용자간에 조건 협의를 통한 합리적인 평가 방법에

대한 모색 필요함.