石亮教授：深入探讨高密度闪存研究与设计的最新进展-DOIT

在2023年中国数据与存储峰会的全闪存高端存储技术与实践论坛上，华东师范大学、上海市计算机学会存储专业委员会石亮教授揭示了高密度闪存技术的发展趋势和实际应用中的挑战，关注如何将高密度闪存技术有效应用于各类存储环境。

高密度闪存的技术背景和挑战

石教授首先指出，近年来，高密度闪存技术如TLC、QLC以及最新的PLC技术已经开始广泛应用。然而，许多企业在将这些技术应用于实际环境时仍面临挑战。

石教授提到，与Solidigm等公司的工程师交流时了解到，虽然QLC盘已在广泛应用，但三星或其他厂商的QLC企业盘应用相对较少。

研究内容与方向：

石教授介绍了他近四年来带领的两届博士生的研究内容。

第一届博士生研究了服务质量，特别关注尾端延迟的保障，避免明显下滑。第二届博士生则专注于如何构建高密度闪存的性能稳定性。为此，研究团队采用了差异化的方法设计控制器相关算法。

为了让听众更好地理解闪存和高密度闪存，石教授首先进行了科普性介绍，解释了闪存的基本结构、包括芯片、控制器等重要组成部分。

他强调，高密度闪存的关键在于其接口部分，尤其是在企业级应用中，通常采用TLC而非QLC。他还概述了从2014年起3D闪存的发展历史，指出QLC成为与磁盘竞争的重要媒介。

控制器设计的关键性和挑战

石教授强调，为了保障高密度闪存的性能稳定性和设备可靠性，控制器的设计至关重要。他的研究团队专注于垃圾回收、均衡磨损和纠错模块这三个关键部件的设计。他们针对高密度闪存提出了一系列创新的解决方案，目的是在控制器层面提供卓越的性能。

关键技术的具体研究与成果

差异化磨损设计： 石教授的团队提出了一种差异化磨损算法，旨在特定设计高密度闪存。该算法通过将数据分区，构建高磨损区和低磨损区，实现了更优的读性能。这种方法不仅提高了性能，还略微提升了寿命，减少了刷新开销。

差异化ECC设计： 在ECC纠错码方面，团队发现不同码率的LDPC纠错能力不同。为了改善存储访问性能稳定性，他们采用了差异化ECC设计，即使用不同类型的纠错码来保护不同类型的数据。

差异化垃圾回收技术： 最后，团队针对高密度闪存的特点，对垃圾回收技术进行了重新思考和设计，特别是在Capyback操作方面。他们的方法允许对热数据和冷数据进行不同的处理，以优化性能和减少读重试。

未来方向与总结

石教授总结道，高密度闪存已成为存储技术的明显趋势，但许多企业在部署时仍面临挑战。他的研究提供了一些解决方案和思路，有望在企业级场景中推动高密度闪存的应用。展望未来，石教授的研究团队将继续关注超高密集闪存、智能计算以及垂直整合优化设计等领域。

石亮教授：深入探讨高密度闪存研究与设计的最新进展