随着企业数字化转型的快速发展，数据呈现爆发式增长趋势。 大数据、云计算、人工智能等新兴技术的发展，使得数据来源和结构更加复杂多样。 提高了数据存储质量和传输速度等性能要求。 固态硬盘以其高性能、不断优化的价格、绿色节能等特点，成为IT核心基础设施的重要选择，满足数字经济对高性能、高可靠性、大容量、绿色节能的需求 时代。 作为SSD闪存驱动器的基本单元，NAND Flash就像超市里的货架。 其可靠性是存储系统和数据中心稳定可靠的基本保障。 浪潮存储坚持技术创新和工艺，结合用户对NAND Flash的需求。 闪存可靠性测试进行了全方位的探索和创新，不断打磨优化，确保SSD的高可靠性。
提高NAND的可靠性，要攻克“三道坎”
浪潮存储基于大量的NAND测试数据，发现企业级固态硬盘 在反复探索和实践推理过程中普遍面临三个问题。 挑战：
首先，NAND 特性影响数据可靠性。 例如，NAND 中未充满数据的块会由于数据存储容量低而增加 RBER(Raw Bit Error Rate)。 减少影响和提高固态驱动器可靠性的最佳方法。
其次，默认读取电压无法最佳适应NAND特性，无法满足QoS(Quality of Service)要求。 在大量实际业务读写场景中，5K P/E(Program/Erase，写入/擦除)下的数据保留能力达到90天，严重超过LDPC(Low Density Parity Check Code，Low Density Parity Check) ) 纠错能力，因此NAND测试需要给出最优电压，以满足服务质量要求;
第三，如果NAND厂商提供的Read Retry表不够精确，如果未经实际测试使用，会影响产品的服务质量。 .
全 NANDFlash测试为产品优化提供精准数据
浪潮存储研发团队在研究分析全球主流NAND Flash的所有特性后，制定了NAND Flash测试分析的测试流程，并开发了测试 分析仪，可为产品优化提供详细数据，提高SSD可靠性。
第一步是原厂属性校验，主要检查原厂提供的Timing、坏块等原厂属性数据的一致性和偏差阈值; 第二步，探索NAND Flash特性的极值。 主要是找出First Read、最优读取电压等属性的极值; 第三步是最优读取电压的验证和优化以及LLR表的生成(对数似然比表，对数似然比表)。 考虑到同一型号的不同批次的NAND也存在一些细微的差异。 每一批相同型号的NAND Flash都必须经过全面验证，以保证测试数据的准确性。 为了更全面、更准确地获得测试结果，浪潮存储自主研发了NAND Prober HX9000。 测试分析仪。
NAND基本属性验证
在NAND基本属性测试方面，我们主要关注Timing时序、坏块分布和功耗测试等测试项目。 在Timing测试中，会在不同的条件下对读、写和擦除进行测试，例如在不同PE、不同温度、不同位置获得最优Timing值，为固件性能调优提供基础数据; 坏块测试主要关注坏块分布和坏块率，为固件元数据设计和性能一致性设计提供数据; 功耗测试针对读、写和擦除，包括单平面和多平面操作，得到平均功耗和峰值功耗，峰值功耗为平均功耗。 2~3次，单次峰值持续时间为微秒级，硬件需要针对电源和噪声进行设计，固件可以限制并发，避免大量峰值功耗的出现。
NAND特性极值挖掘
NAND基本特性测试包括首读、未满块、空擦除、最优读电压、LLR表等。浪潮存储基于寻找极值 这些基本属性的值继续优化产品，提高固态硬盘的可靠性。
First Read的优化是考虑到flash内存中的数据块(Block)在短时间内没有被读取，第一次读取时会有BER(Bit Error Rate，误码率) 读取进行比较。 在高条件下，周期性刷新可以有效防止此类问题，通过测试验证刷新周期和不同温度下的专用命令和pSLC dummy(部分Single Level Cell，一些单级存储单元)命令的有效性，并对不同类型的刷新和优化 NAND周期。
Block是NAND Flash中最小的可擦除单元。 它由几个可以读取和写入数据的页面组成。 这也意味着在某些块中，只有一些页面被数据填充。 但是系统为了保存这些page中的数据，并没有擦除整个block，而是出现了open block，这在固件使用过程中是无法避免的。
与数据已满的区块(Close Block)相比，未满的区块的数据存储容量会减少。 这部分测试的目标是用不同的写入量连续写入和擦除数据块，测试不同情况下读干扰和数据保留能力对可靠性的影响，探索能够保证数据最强保留能力的方法 块。 最佳读取电压和最佳空擦除次数指导优化FW设计和开发，从而实现NAND的最高可靠性。
获取最优读电压很重要，因为电压不准确会影响产品的性能吞吐、QoS和UBER，获取方式主要有两种，一种是获取固定读电压的离线训练， FW使用比较简单，但对NAND一致性要求较高; 另一种是动态更新最佳读取电压。 FW 需要周期性地寻找最佳读取电压。 缺点是获取过程对Qos有影响，但通用性较好。 . 根据不同型号NAND一致性的实际数据，可以选择获得最优读取电压的最佳方式。
参数表验证与调优
获得最优读电压参数后，仍需多轮验证与优化，包括基于实际 NAND 通道制作 LLR 表、LDPC 软解码算法可以利用 NAND Flash 的数量数据和 LLR 表数据提高了纠错能力和性能。 LLR生成的主要过程是通过NAND测试仪器生成LLR相关数据，然后使用专用的LLR工具生成LLR表，然后将LLR表放入LDPC仿真环境进行验证和产品调优。
为了快速、准确、批量测试分析NAND Flash的各种特性，浪潮自主研发了高度模块化的NAND Prober HX9000测试分析仪，支持SLC/MLC/TLC/QLC等多种闪存颗粒 存储单元。 NAND特性测试，具有高精度、简单易用的用户界面，可满足闪存介质特性分析、稳定性跟踪、寿命检测、算法优化和测试等应用，提高产品精度和效率 优化。
浪潮存储采用业界领先的智能高温控制器和自主创新的P/E块读写算法并行采集闪存介质的实时状态，支持High Level和Low Level指令集 NAND介质，并具有图形界面，全方位监控介质的实时状态，通过开放的API(Application Programming Interface)为用户提供定制的介质特性控制、监控和状态数据采集服务 接口，有效降低设备购置和拥有成本。 , 通过使用NAND测试分析仪，提高了闪存主控芯片的设计、性能优化、介质寿命控制效率，有效改善了主控芯片的特性，优化了SSD盘的性能和可靠性 ，并且可以使用存储介质的新特性。 和新材料研究，支持传统媒体和新媒体新特性的测试、采集和分析，为未来产品开发提供重要支撑和保障。
可靠性提升30%以上
浪潮SSD经过严格苛刻的测试优化，产品各项规格达到行业领先水平，再通过测试， 我们会在 PE、Retention 和 Read Disturb 的不同组合下找到最合适的产品。 优异的电压，使所用NAND的寿命和可靠性可以提高到30%以上，QoS水平可以达到99.99%，处于行业领先水平。 同时，性能在整个生命周期内保持不变。整体 TCO 降低 20% 以上。
浪潮在存储基础设施领域不断创新。 将底层硬件的关键核心部件技术与整机系统技术相结合，充分发挥闪存在高效、可靠、绿色等方面的优势。 结合客户应用场景，技术创新优化的产品解决方案，助力重点行业实现突破性应用，充分释放数据价值，加速数字化转型。