• 대한전자공학회논문지SD
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• 제49권4호
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• pp.26-33
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• 2012

임베디드 시스템의 저장매체 시장에서 플래시 메모리가 점유율을 높여나가고 시스템 내에서 대부분의 면적을 차지하게 되면서, 시스템 신뢰도에 무거운 영향을 미치고 있다. 플래시 메모 리는 셀 배열구조에 따라 NOR/NAND-형으로 나뉘어져 있고 플로팅 게이트 셀의 Reference 전압의 갯수 따라 SLC(Single Level Cell)와 MLC(Multi Level Cell)로 구분된다. NAND-형 플래시 메모리는 NOR-형에 비해 속도는 느린 편이지만 대용량화가 쉽고 가격이 저렴하다. 또한 MLC NAND-형 플래시 메모리는 대용량 메모리의 수요가 급격히 높아진 모바일 시장의 영향으로 멀티미디어 데이터 저장의 목적으로 널리 채용되고 있다. 이에 따라 MLC NAND-형 플래시 메모리의 신뢰성을 보장하기 위해 고장 검출 테스팅의 중요도 커지고 있다. 전통적인 RAM에서부터 SLC 플래시 메모리를 위한 테스팅 알고리즘은 많은 연구가 있었고 많은 고장을 검출해 내었다. 하지만 MLC 플래시 메모리의 경우 고장검출을 위한 테스팅 시도가 많지 않았기 때문에 본 논문은 SLC NAND-형 플래시 메모리에서 제안된 기법을 확장한 MLC NAND-형 플래시 메모리를 위한 고장검출 알고리즘을 제안하여 이러한 차이를 줄이려는 시도이다.

• 정보과학회 논문지
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• 제44권11호
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• pp.1130-1137
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• 2017

하나의 메모리 셀에 여러 비트의 정보를 저장하는 다치화 기법은 공정 미세화와 함께 낸드 플래시 메모리의 집적도를 크게 향상시켰지만, 그 반대급부로 MLC 낸드 플래시 메모리의 평균 쓰기 성능은 SLC 낸드 플래시 메모리 대비 두 배 이상 하락하였다. 본 논문에서는 MLC 낸드 플래시 기반 저장장치의 성능 향상을 위해 제안되었던 기존의 계층 교차적 최적화 기법들을 소개하고, 두 기법의 상호 보완성을 분석하여 해당 기법들의 한계점을 극복하는 새로운 통합 기법을 제안한다. MLC 낸드 플래시 디바이스에 존재하는 성능 비대칭성을 플래시 변환 계층 수준에서 최대한 활용함으로써, 제안하는 기법은 인가되는 다수의 쓰기 명령을 SLC 낸드 플래시 디바이스의 성능으로 처리하여 저장장치의 성능 향상을 도모한다. 실험 결과, 제안하는 기법은 기존 기법 대비 평균 39%의 성능 향상을 달성할 수 있음을 확인하였다.

• 전자공학회논문지
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• 제51권3호
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• pp.61-71
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• 2014

임베디드 시스템의 저장매체 시장의 플래시 메모리의 점유율이 증가되고 반도체 산업이 성장함에 따라 플래시 메모리의 수요와 공급이 큰 폭으로 증가하고 있다. 특히 스마트폰, 테블릿 PC, SSD등 SoC(System on Chip)산업에 많이 사용되고 있다. 플래시 메모리는 셀 배열 구조에 따라 NOR-형과 NAND-형으로 나뉘고 NAND-형은 다시 Cell당 저장 가능한 bit수에 따라서 SLC(Single Level Cell)과 MLC(Multi Level Cell)로 구분된다. NOR-형은 BIST(Bulit-In Self Test), BIRA(Bulit-In Redundancy Analysis)등의 많은 연구가 진행되었지만 NAND-형의 경우 BIST 연구가 적다. 기존의 BIST의 경우 고가의 ATE 등의 외부 장비를 사용하여 테스트를 진행해야한다. 하지만 본 논문은 MLC NAND-형 플래시 메모리를 위해 제안되었던 MLC NAND March(x)알고리즘과 패턴을 사용하며 내부에 필요한 패턴을 내장하여 외부 장비 없이 패턴 테스트가 가능한 유한상태머신(Finite State Machine) 기반구조의 MLC NAND-형 플래시 메모리를 위한 BIST를 제안하여 시스템의 신뢰도 향상과 수율향상을 위한 시도이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제48권10호
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• pp.46-53
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• 2011

본 논문에서는 MLC 낸드플래시 메모리의 CCI(cell-to-cell interference)의 제거를 통한 에러 보정 등화기(equalizer)를 제안한다. 매년 메모리의 집적도가 두 배가 되고, MLC(multi level cell) 기술의 개발 등으로 플래시 메모리 시장의 급성장이 이루어졌다. CCI는 주변 셀이 프로그램 되면서 발생하는 영향으로 에러 발생에 중요한 요소이다. 제안된 CCI의 모델을 수식화하고, CCI의 제거를 통한 등화기를 설계하였다. 이 모델은 MLC 낸드플래시의 프로그램 순서와 주변 패턴을 기반으로 프로그램 전압(program voltage)의 영향이 고려되었다. 또한 제안된 등화기는 MLC NAND 플래시 메모리 1-블록에 데이터를 읽기/쓰기 동작의 측정 결과와 Matlab을 통하여 설계 및 검증되었다. 이 등화기는 심각한 CCI를 가지고 있는 20nm 낸드플래시 메모리 채널에서 약 60%의 에러 개선율을 보였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제48권10호
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• pp.25-32
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• 2011

MLC NAND flash memory에서 cell간의 기생 커패시턴스 커플링으로 인해 발생하는 CCI에 의한 data error를 개선하기 위한 알고리듬을 제안하였다. 종래의 victim cell 주변 8-cell model보다 에러보정 알고리듬에 적용이 용이한 3-cell model을 제시하였다. 3-cell CCI model의 성능을 입증하기 위해 30nm와 20nm급 공정의 MLC NAND flash memory의 data분포를 분석하여, 주변 cell의 data pattern에 의한 victim cell의 Vth shift관계를 확인하였다. 측정된 Vth분포 data에 MatLab을 이용하여 제안된 알고리듬을 적용하는 경우 BER이 LSB에서는 28.9%, MSB에는 19.8%가 개선되었다.

• 전기학회논문지
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• 제59권6호
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• pp.1095-1102
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• 2010

This paper presents an equalizer reducing CCI(cell-to-cell interference) in MLC NAND flash memory. High growth of the flash memory market has been driven by two combined technological efforts that are an aggressive scaling technique which doubles the memory density every year and the introduction of MLC(multi level cell) technology. Therefore, the CCI is a critical factor which affects occurring data errors in cells. We introduced an equation of CCI model and designed an equalizer reducing CCI based on the proposed equation. In the model, we have been considered the floating gate capacitance coupling effect, the direct field effect, and programming methods of the MLC NAND flash memory. Also we design and verify the proposed equalizer using Matlab. As the simulation result, the error correction ratio of the equalizer shows about 20% under 20nm NAND process where the memory channel model has serious CCI.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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• 한국컴퓨터정보학회 2018년도 제58차 하계학술대회논문집 26권2호
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• pp.357-359
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• 2018

최근 메모리 반도체 시장은 SD(Secure Digital) 메모리 카드, SSD(Solid State Drive)등의 보급률 증가로 메모리 반도체의 시장이 대규모로 증가하고 있다. 메모리 반도체는 개인용 컴퓨터 뿐만 아니라 스마프폰, 테플릿 PC, 교육용 임베디드 보드 등 다양한 산업에서 이용 되고 있다. 또한 메모리 반도체 생산 업체가 대규모로 메모리 반도체 산업에 투자하면서 메모리 반도체 시장은 대규모로 성장되었다. 플래시 메모리는 크게 NAND-Type과 NOR-Type으로 나뉘며 플로팅 게이트 셀의 전압의 따라 SLC(Single Level Cell)과 MLC(Multi Level Cell) 그리고 TLC(Triple Level Cell)로 구분 된다. SLC 및 MLC NAND-Type 플래시 메모리는 많은 연구가 진행되고 이용되고 있지만, TLC NAND-Tpye 플래시 메모리는 많은 연구가 진행되고 있지 않다. 본 논문에서는 기존에 제안된 SLC 및 MLC NAND-Type 플래시 메모리에서 제안된 큐브 패턴을 TLC NAND-Type 플래시 메모리에서 적용 가능한 큐브 패턴 및 알고리즘을 제안한다.

• 전자공학회논문지
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• 제50권5호
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• pp.94-101
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• 2013

낸드 플래시 메모리에 기반 한 저장장치는 이미 여러 분야에서 기존 디스크 기반 저장장치를 대체하며 거대한 규모의 시장을 확보하고 있다. 이 중 집적도는 높지만 성능과 신뢰성이 상대적으로 낮은 multi-level cell (MLC) 낸드 플래시 메모리와 반대의 특성을 지니는 single-level cell (SLC) 낸드 플래시 메모리를 혼용하여 서로의 장점만을 얻고자 하는 이종 낸드 플래시 기반 저장장치에 관한 연구 또한 활발하게 이루어지고 있다. 이종 낸드 플래시 기반 저장장치에서는 SLC에 기록된 데이터가 MLC로 옮겨질 경우에 발생하는 마이그레이션 오버헤드와, 상대적으로 적은 용량의 SLC 내부에서 발생하는 가비지 컬렉션 오버헤드가 전체 저장장치의 성능을 악화시키는 문제가 있는데, 본 논문에서는 이를 완화하고자 논리 블록의 접근경향을 활용하여 SLC를 효율적으로 활용하는 이종 낸드 플래시 기반 저장장치용 flash translation layer (FTL)을 제안하고자 한다. 제안하는 FTL 은 논리 블록들의 접근 경향을 파악하여 SLC에 기록되었을 시 성능 향상을 가져올 것이라고 기대되는 논리 블록들만을 선별하여 SLC에 기록하게 된다. 실험 결과 본 논문에서 제안하는 FTL을 사용한 이종 낸드 플래시 기반 저장장치는 기존 FTL 대비 전체 실행 시간에서 35% 향상된 성능을 보여주었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제39A권3호
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• pp.127-139
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• 2014

멀티 레벨 낸드 플래시 메모리는 한 셀에 2 비트 이상의 정보를 저장하는 구조이고, 비트 위치별 채널 LLR의 밀도 함수 l-밀도가 비대칭 특성을 가지고 있다. 이런 특성은 이진 무기억 대칭 채널 조건에서 설계된 오류 정정부호의 성능이 제대로 발휘되지 못하게 할 뿐만 아니라, 멀티 레벨 낸드 플래시 메모리용 연판정 복호를 수행하는 이진 오류 정정 부호의 설계도 어렵게 한다. 본 논문에서 밀도 미러링과 EM 알고리즘을 이용하여 오류 정정 부호 설계를 위한 차선책을 소개한다. 밀도 미러링은 EM 알고리즘을 적용하기 전에 0 부호어를 전송한 경우로 가정할 수 있도록 하기 위해서 채널 LLR을 처리하는 과정이고, 이후 채널 LLR l-밀도를 EM 알고리즘을 적용하여 K개의 성분으로 이루어진 대칭 가우시안 혼합 밀도로 근사화하는 방법을 소개한다.

• 한국항행학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.321-328
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• 2016

일반적으로 MLC NAND 플래시 저장장치는 SLC NAND 플래시 기반의 장치에 비해 정보 신뢰성이 낮은 것으로 평가된다. MLC 플래시는 SLC 플래시 보다 약 1000배 이상의 RBER (raw bit error rate)을 갖는다고 평가되나 최근 Google 데이터 센터에서 수집된 결과로부터 수행된 연구를 통해 실제 RBER은 이보다 훨씬 낮은 것으로 확인되었다. 이런 연구 결과를 바탕으로 우리는 MLC 플래시의 여유 저장 공간과 SSD 내부에 존재하는 Firmware 층을 활용하여 하드웨어적 구조 복잡성의 증가 없이 정보 신뢰성을 향상시키는 방법인 IDDD (in drive data duplication) 방식을 고안하였고 실 측정결과와 계산을 통해 MLC 플래시의 정보 신뢰성이 SLC 플래시 대비 상당히 높아질 수 있음을 보였다. 우리가 연구한 총 48개 상황 중 44개의 상황에서 SLC 플래시의 RBER이 MLC 플래시보다 낮았음에도 불구하고 IDDD방식을 적용함으로써 48개의 모든 상황에서 MLC 플래시의 RBER이 SLC 플래시보다 낮으며, 43개의 상황에서 UBER (uncorrectable bit error rate) 또한 SLC 플래시 대비 낮음을 보였다.