Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wird die elektrische Ladung in einer Flashspeicherzelle wieder regeneriert, wenn (siehe Text)?


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von Nano (Gast)


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Wird die elektrische Ladung in einer Flashspeicherzelle wieder 
regeneriert, sobald man den Flashspeicher an eine Stromquelle 
anschließt?


Es heißt ja, dass eine Flashspeicherzelle über einen Zeitraum von ein 
paar Jahren (es wir von etwa 3-4 Jahren gesprochen) seine elektrische 
Ladung vollständig verliert, je kleiner das Fertigungsverfahren, also je 
kleiner die Speicherzelle, desto schneller geschieht es.
Damit wäre dann so gesehen ein Informationsverlust die Folge.

Daher würde ich gerne wissen, ob diese Ladung automatisch wieder 
regeniert wird, wenn man den Flashspeicher an eine Stromquelle 
anschließt?
Also bspw. den USB-Stick in den USB Slot des eingeschaltenen PCs steckt 
oder die SD Karte in den SD Slot.


Oder hilft hier wirklich nur das neu Schreiben der Daten, also z.B. in 
dem man diese einfach umkopiert oder, sofern es das Dateisystem 
unterstützt, die Scrubbing Technik dafür anwendet?

von M.A. S. (mse2)


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Nano schrieb:
> Wird die elektrische Ladung in einer Flashspeicherzelle wieder
> regeneriert, sobald man den Flashspeicher an eine Stromquelle
> anschließt?

Nein.

von Jim M. (turboj)


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Nano schrieb:
> Es heißt ja, dass eine Flashspeicherzelle über einen Zeitraum von ein
> paar Jahren (es wir von etwa 3-4 Jahren gesprochen) seine elektrische
> Ladung vollständig verliert,

Bei 125°C vielleicht. Bei 25°C sind es bei korrekt funktionierender 
Flash Zellen eher 20 Jahre.

Nano schrieb:
> Oder hilft hier wirklich nur das neu Schreiben der Daten,

Ob das hilft ist auch fraglich, denn bei mir hielten z.B. schlechte SD 
Karten nur wenige Schreibzyklen durch. D.h. wenn man zu oft schreibt, 
gehen die Daten noch eher futsch.

von Schreiber (Gast)


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M.A. S. schrieb:
> Nano schrieb:
>> Wird die elektrische Ladung in einer Flashspeicherzelle wieder
>> regeneriert, sobald man den Flashspeicher an eine Stromquelle
>> anschließt?
>
> Nein.

Teilweise sind Speichermodule (SSD-Platten und bessere USB-Sticks) mit 
entsprechender Elektronik ausgestattet, die sich darum kümmert.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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M.A. S. schrieb:
> Nano schrieb:
>> Wird die elektrische Ladung in einer Flashspeicherzelle wieder
>> regeneriert, sobald man den Flashspeicher an eine Stromquelle
>> anschließt?
> Nein.
Jein.
Nicht der Flashspeicher selbser macht das, aber der Controller, der 
zwischen USB und Flash sitzt.

Nano schrieb:
> Also bspw. den USB-Stick in den USB Slot des eingeschaltenen PCs steckt
> oder die SD Karte in den SD Slot.
Genau dann legt der Controller los und prüft ein paar kritische 
Speicherzellen und lagert dann Flashblöcke um, dmit die wieder neu 
geschrieben werden. Deshalb dauern dann Schreib- und Lesezugriffe auch 
gern mal länger...

von (prx) A. K. (prx)


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Als Samsung die ersten EVOs mit TLC-Flash rausbrachte gab es einige Zeit 
später lange Gesichter, weil die Teile beim Zugriff auf Altdaten 
schnarchlangsam wurden. Firmware-Updates halfen.

Man darf davon ausgehen, dass solche SSDs in gewissen Abständen Daten 
regenerieren müssen, um allmählichen Datenverlust zu vermeiden. Als 
Backup-Medium im Schrank sind sie folglich nur begrenzt geeignet.

: Bearbeitet durch User
von Soul E. (souleye) Benutzerseite


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Nano schrieb:

> Es heißt ja, dass eine Flashspeicherzelle über einen Zeitraum von ein
> paar Jahren (es wir von etwa 3-4 Jahren gesprochen) seine elektrische
> Ladung vollständig verliert, je kleiner das Fertigungsverfahren, also je
> kleiner die Speicherzelle, desto schneller geschieht es.
> Damit wäre dann so gesehen ein Informationsverlust die Folge.

Bei NOR-Flash (29F010 oder der Programmspeicher im Mikrocontroller) sind 
es typisch 20 Jahre. Bei NAND-Flash (SD-Karte USB-Stick, SSD) kann es 
weniger als ein Jahr sein.

https://www.anandtech.com/show/9248/the-truth-about-ssd-data-retention
https://www.micron.com/about/blogs/2015/may/addressing-data-retention-in-ssds


> Daher würde ich gerne wissen, ob diese Ladung automatisch wieder
> regeniert wird, wenn man den Flashspeicher an eine Stromquelle
> anschließt?
> Also bspw. den USB-Stick in den USB Slot des eingeschaltenen PCs steckt
> oder die SD Karte in den SD Slot.

Durch den Speichercontroller. Der prüft zyklisch alle Zellen und 
schreibt diejenigen neu, deren Ladung nachlässt.

Daher sollten Flashmedien einmal pro Jahr an Spannung. Ob man dabei auch 
noch (lesend) auf das Medium zugreifen muss um den Controller zu wecken 
oder ob einfaches Bestromen reicht, darüber scheiden sich die Geister.


Die data retention time sinkt mit der Anzahl der Löschvorgänge. Wenn bei 
den ersten 1000 Schreibvorgängen die Daten z.B. 20 Jahre erhalten 
bleiben, sind es bei den folgenden 10.000 vielleicht noch 2 Jahre, und 
bei den danach folgenden 100.000 noch ein paar Tage. D.h. je kürzer die 
Daten halten müssen, umso öfter darfst Du das Medium überschreiben.

von Nano (Gast)


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Danke für eure Antworten.

Aber eine Frage habe ich noch.
Woran erkennt der Controller, dass die Ladung nachlässt?

Ich gehe jetzt davon aus, dass die Flashzelle beim auslesen nur eine 
logische 1 oder 0 zurückgibt, also nichts dazwischen.

von Soul E. (souleye) Benutzerseite


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Nano schrieb:

> Ich gehe jetzt davon aus, dass die Flashzelle beim auslesen nur eine
> logische 1 oder 0 zurückgibt, also nichts dazwischen.

Er misst die Zeit bis nach dem Selektieren der Zelle aus der Eins eine 
Null wird, oder misst die Ausgangsspannung analog. Es gibt Designs wo 
mehr als ein Bit in der Zelle gespeichert ist ("multi-level cell"), und 
da hast Du ohnehin vier oder acht gültige Spannungswerte. Diese kann man 
auf Abweichung vom Sollwert überwachen.


Einige Motorola HC12-Generationen hatten einen Testmode, in dem man die 
Analogspannungen des Programmspeichers (NOR-Flash) ausgeben konnte. So 
liess sich vor und nach den Lebensdauertests feststellen, wie tief die 
Bits noch in ihren Löchern sitzen.

Ich weiss allerdings nicht, ob es dazu öffentlich verfügbare Literatur 
gibt.

: Bearbeitet durch User
von Nano (Gast)


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soul e. schrieb:
>
> https://www.anandtech.com/show/9248/the-truth-abou...
> https://www.micron.com/about/blogs/2015/may/addres...
>

Ich finde es übrigens interessant, dass die ganzen Server SSDs nach 
Ablauf der Lifetime nach JEDEC Standard nur noch einen spezifizierten 
Wert von 3 Monaten Datenhaltung bei ausgeschalteter Stromversorgung 
erfüllen müssen, während dieser Wert bei Consumer SSDs auf 1 Jahr 
spezifiziert ist.

Immerhin gibt's Leute die sich extra die professionellen SSDs kaufen, 
weil manche von denen noch SLC Speicherzellen haben, während es bei den 
Konsumervarianten überwiegend MLC und 3d TLC Technik ist und diese Leute 
glauben, dass sie mit den professionellen SSDs weiter kommen.

Und jetzt liest man, dass das nicht für die Datenhaltung im Stromlosen 
Zustand nach Ende der Lebenszeit der Fall ist.

von Schreiber (Gast)


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Nano schrieb:
> Und jetzt liest man, dass das nicht für die Datenhaltung im Stromlosen
> Zustand nach Ende der Lebenszeit der Fall ist.

Weil server-SSDs meist für ein höheres, geschriebenes Datenvolumen 
spezifiziert sind? Weil die nach Benutzung ohnehin verschrottet werden? 
Weil mit einer höheren Umgebungstemperatur gerechnet wird?

von Nano (Gast)


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Schreiber schrieb:
> Nano schrieb:
>> Und jetzt liest man, dass das nicht für die Datenhaltung im Stromlosen
>> Zustand nach Ende der Lebenszeit der Fall ist.
>
> Weil server-SSDs meist für ein höheres, geschriebenes Datenvolumen
> spezifiziert sind? Weil die nach Benutzung ohnehin verschrottet werden?
> Weil mit einer höheren Umgebungstemperatur gerechnet wird?

Ja, aber ich spreche hier von Konsumenten die sich diese SSDs kaufen und 
nicht von Serverbetreibern.

Und was das höhere Datenvolumen betrifft, ist das zwar spezifiziert, 
aber wenn man die Datenhaltung dann auf 3 Monate spezifiziert ist das 
dann kein Wunder, denn da kommt dann das gleiche raus.
Man könnte also genauso gut eine Konsumerplatte kaufen, die würde 
wahrscheinlich das gleiche Datenvolumen schaffen wenn man sich dann 
anstatt auf 12 Monate Datenhaltung auf 3 Monate beschränkt.

Denn wie oben schon erwähnt wurde, hängt die Zeit der Datenhaltung und 
mit der Anzahl der Schreibzyklen zusammen.

Oder anders gesagt, erhöht man die TBW, dann reduziert sich die Zeit für 
die gewährleistete Datenhaltung.
Genau das scheint bei den Serverplatten der Fall zu sein.

Wenn da jetzt nicht die Unterschiede im Speichertyp TLC vs. MLC wären, 
dann würde man praktisch das gleiche Produkt kaufen, dass vom Hersteller 
nur verschieden spezifiziert wird.

von Soul E. (souleye) Benutzerseite


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Ein Schelm wer Böses dabei denkt.


Aber die use cases sind ja auch unterschiedlich. Während Server 24/7 
durchlaufen können consumer-PCs durchaus mal ein paar Monate ungenutzt 
rumstehen. Ok, vielleicht nicht gerade unsere, aber es gibt ja auch 
weniger technikaffine Nutzer.

von Andi_73 (Gast)


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soul e. schrieb:
> Daher sollten Flashmedien einmal pro Jahr an Spannung. Ob man dabei auch
> noch (lesend) auf das Medium zugreifen muss um den Controller zu wecken
> oder ob einfaches Bestromen reicht, darüber scheiden sich die Geister.

Lässt sich gut an USB Sticks mit HD Tune testen.
Einfach einen neuen Stick nehmen und den mit HD Tune ausmessen.
Einen ScreenShot davon machen.


Infolge den Stick mit SD Formatter komplett formatieren.
Alternativ kann auch ein Test mit H2testW von Heise erfolgen.

Einen weitere Messung mit HD Tune durchführen.
Das Diagramm vergleichen, die Datenübertragungsrate wird jetzt höher 
sein.

Dies fällt sehr stark auf bei Sticks die mit TLC Speicher bestückt sind.
Das sind inzwischen die meisten.

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