DRAM แช่แข็งสำหรับนิติเวช (coldboot)


9

ฉันรู้จักกลอุบายของ coldboot มาระยะหนึ่งแล้ว แต่ไม่เคยคิดเลยว่าจะมีฟิสิกส์อยู่เบื้องหลัง ฉันอ่านกระดาษแล้ว แต่มันก็ไม่ครอบคลุมว่าทำไมมันถึงใช้ได้

การระบายความร้อนของแรมไปที่อุณหภูมิต่ำมากจะทำให้ข้อมูลที่เก็บไว้ในนั้นถูกเก็บรักษาไว้ได้นานอย่างไรโดยไม่ต้องใช้พลังงาน?

ฉันรู้ว่า DRAM ICs นั้นเป็นเซลล์เก็บข้อมูลตัวเก็บประจุทรานซิสเตอร์ขนาดใหญ่ แต่ฉันไม่สามารถหาสาเหตุที่อุณหภูมิสร้างความแตกต่างได้

นอกจากนี้ยังเพิ่มคำถามเพิ่มเติม:

  • คุณสมบัติการสลายตัวของอุปกรณ์เพียงพอที่จะวัดค่า "ก่อนหน้า" ของเซลล์ที่อุณหภูมิปกติหรือต่ำกว่าหรือไม่?
  • นี่เป็นปรากฏการณ์เดียวกันกับที่ทำให้บิตเน่าหรือไม่นั่นคือการสุ่มเปิดบิตในหน่วยความจำคอมพิวเตอร์หรือไม่
  • สิ่งนี้นำไปใช้กับสถานการณ์อื่น ๆ เช่นการเปลี่ยนสถานะของไมโครโปรเซสเซอร์หรือการเปลี่ยนวิธีทรานซิสเตอร์ในวงจรแยกหรือไม่?
  • หากความเย็นจัดมากทำให้สถานะประจุเสื่อมลงช้ากว่านั่นหมายความว่าการให้ความร้อนแรมจะลบข้อมูลใด ๆ ที่เก็บอยู่ในนั้นหรือไม่

ขึ้นอยู่กับประเภทของคำตอบที่คุณกำลังมองหาคุณอาจมีโชคดีในวิชาฟิสิกส์ ฉันไม่เชื่อว่านี่เป็นนอกหัวข้อ แต่ควรพูดถึงในกรณีที่คุณไม่ได้รับคำตอบที่ต้องการ
Kellenjb

@Kellenjb ฉันพิจารณาฟิสิกส์เป็นครั้งแรก แต่ตัดสินใจว่าคนที่นี่น่าจะมีความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับเรื่องภายในขององค์ประกอบเหล่านี้และอาจมีแนวโน้มที่จะมองหวัดก่อนหน้านี้ด้วย ขอบคุณสำหรับการตอบกลับ ฉันจะเก็บไว้ในใจ :)
พหุนาม

@ Kellenjb: IMO นั่นเป็นคำถามวิศวกรรมไฟฟ้าล้วนๆ ฉันสงสัยว่าคำตอบคือตัวเก็บประจุแค่หยุด (เช่นเดียวกับอิเล็กโทรไลต์) และดังนั้นอย่าปล่อยหรืออะไรทำนองนั้น
sharptooth

@ sharptooth ขอบเขตของเราเน้นที่การออกแบบทางอิเล็กทรอนิกส์ ในระดับหนึ่งความเข้าใจว่าฟังก์ชั่นอิเล็กทรอนิกส์ระดับต่ำเป็นส่วนหนึ่งของการออกแบบทางอิเล็กทรอนิกส์อย่างไร (เพราะเหตุใดฉันจึงไม่ได้ลงคะแนนว่าเป็นหัวข้อนอกเรื่อง) แต่ถ้าเขาสงสัยเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นจริงในระดับอิเล็กตรอน สู่ฟิสิกส์ (แม้ว่ามันอาจตกอยู่ในงานของวิศวกรไฟฟ้า)
Kellenjb

@Kellenjb ฉันยอมรับคำตอบของ W5VO เพราะครอบคลุมคำตอบในแง่ของ " คุณสมบัติใดบ้างที่เปลี่ยนแปลงเนื่องจากการระบายความร้อน" ฉันจะถามคำถามเดียวกันกับ Physics.SE และเชื่อมโยงมันเพื่อให้เราได้เหรียญทั้งสองด้าน
พหุนาม

คำตอบ:


8

DRAM อย่างที่คุณพูดโดยทั่วไปประกอบด้วยตัวเก็บประจุและทรานซิสเตอร์เพื่อเข้าถึงแรงดันไฟฟ้าที่เก็บไว้ในตัวเก็บประจุนั้น ตามหลักการแล้วประจุที่เก็บไว้ในตัวเก็บประจุนั้นจะไม่ลดลง แต่มีส่วนประกอบของการรั่วไหลที่ทำให้ประจุนั้นมีเลือดออก หากมีประจุเหลือมากพอจะไหลออกจากตัวเก็บประจุจะไม่สามารถกู้คืนข้อมูลได้ ในการทำงานปกติการสูญเสียข้อมูลนี้จะถูกหลีกเลี่ยงโดยการรีเฟรชประจุในตัวเก็บประจุเป็นระยะ นี่คือสาเหตุที่เรียกว่า Dynamic RAM

การลดอุณหภูมิทำบางสิ่ง:

  • มันเพิ่มแรงดันไฟฟ้าเกณฑ์ของ MOSFETs และแรงดันไฟฟ้าตกไปข้างหน้าของไดโอด
  • มันลดองค์ประกอบการรั่วไหลของ MOSFET และไดโอด
  • ปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานของ MOSFET

เมื่อพิจารณาว่าจุดสองจุดแรกลดการรั่วไหลของกระแสไฟฟ้าที่เห็นโดยทรานซิสเตอร์โดยตรงจึงไม่น่าแปลกใจเลยที่ประจุที่เก็บไว้ใน DRAM บิตจะนานพอสำหรับกระบวนการรีบูตอย่างระมัดระวัง เมื่อระบบจ่ายไฟอีกครั้งระบบ DRAM ภายในจะรักษาค่าที่เก็บไว้

สถานที่พื้นฐานเหล่านี้สามารถนำไปใช้กับวงจรที่แตกต่างกันเช่นไมโครคอนโทรลเลอร์หรือแม้แต่วงจรที่ไม่ต่อเนื่องตราบเท่าที่ยังไม่มีการเริ่มต้นในการเริ่มต้น ตัวอย่างเช่นไมโครคอนโทรลเลอร์หลายตัวจะรีเซ็ตรีจิสเตอร์หลายตัวเมื่อเริ่มต้นใช้งานไม่ว่าเนื้อหาก่อนหน้านี้จะถูกเก็บรักษาไว้หรือไม่ อาร์เรย์หน่วยความจำขนาดใหญ่ไม่น่าจะเริ่มต้นได้ แต่การลงทะเบียนการควบคุมมีแนวโน้มมากขึ้นที่จะมีการรีเซ็ตในฟังก์ชั่นเริ่มต้น

หากคุณเพิ่มอุณหภูมิของความร้อนให้เพียงพอคุณสามารถสร้างผลตรงกันข้ามได้โดยมีการสลายตัวของประจุอย่างรวดเร็วจนข้อมูลถูกลบก่อนที่วงจรการรีเฟรชจะสามารถรักษาข้อมูลได้ อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ไม่ควรเกิดขึ้นในช่วงอุณหภูมิที่กำหนด การอุ่นหน่วยความจำที่ร้อนพอสำหรับข้อมูลที่จะสลายตัวเร็วกว่าวงจรการรีเฟรชอาจทำให้วงจรช้าลงจนถึงจุดที่ไม่สามารถรักษาระยะเวลาของหน่วยความจำที่ระบุซึ่งจะปรากฏเป็นข้อผิดพลาดอื่น

นี้ไม่เกี่ยวข้องกับบิตเน่า Bit-rot เป็นความเสื่อมโทรมทางกายภาพของสื่อบันทึกข้อมูล (CD, เทปแม่เหล็ก, การ์ดเจาะ) หรือเหตุการณ์ที่ทำให้หน่วยความจำเสียหายเช่นผลกระทบจากไอออน


1
ผลกระทบที่สำคัญคือการลดกระแสไฟรั่ว ในทางแยกศรี P / N รอบ ๆ การรั่วไหลของอุณหภูมิห้องของ S / D ไปยังพื้นผิวตามกระบวนการของ BB (อุโมงค์สู่แถบแบนด์) ซึ่งมีค่าคงที่เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าประมาณ 8 องศาเซลเซียสดังนั้นสำหรับการลดอุณหภูมิทุกครั้งที่ 8 องศา ครึ่งปัจจุบัน ถ้าคุณเย็นจาก 25 C ถึงการแช่แข็งที่รั่วจะลดลงเหลือ 1/8
placeholder
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.