Gel de la DRAM pour la criminalistique (démarrage à froid)

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Je connais le truc Coldboot depuis un certain temps, mais je n'ai jamais vraiment considéré la physique derrière. J'ai lu le journal , mais il ne couvre pas vraiment pourquoi cela fonctionne.

Comment le refroidissement physique d'un bâton de RAM à une température très basse entraîne-t-il la conservation des données qui y sont stockées sur de longues périodes, même sans alimentation?

Je sais que les circuits intégrés DRAM sont essentiellement un large éventail de cellules de stockage à transistor-condensateur, mais je ne peux pas comprendre pourquoi la température fait une différence.

Cela soulève également d'autres questions:

  • Les caractéristiques de désintégration de l'appareil sont-elles suffisantes pour permettre de mesurer la valeur "précédente" d'une cellule, à des températures normales ou inférieures?
  • Est-ce le même phénomène qui provoque la pourriture des bits, c'est-à-dire des bits inversés aléatoires dans la mémoire de l'ordinateur?
  • Cela s'applique-t-il à d'autres scénarios, tels que la modification de l'état des microprocesseurs ou la modification de la commutation d'un transistor dans un circuit discret?
  • Si un froid extrême provoque une dégradation plus lente de l'état de charge, cela impliquerait-il que le chauffage de la RAM effacerait toutes les données qui y sont stockées?
Polynôme
la source
Selon le type de réponse que vous recherchez, vous aurez peut-être plus de chance en physique.SE. Je ne pense pas que ce soit hors sujet, mais mérite d'être mentionné au cas où vous n'obtiendrez pas le type de réponses que vous recherchez.
Kellenjb
@Kellenjb J'ai d'abord pensé à la physique.SE, mais j'ai décidé que les gens ici auraient probablement une meilleure compréhension des composants internes de ces composants, et sont probablement plus susceptibles d'avoir déjà étudié le Coldboot. Merci pour la réponse, cependant. Je m'en souviendrai :)
Polynôme
@Kellenjb: IMO, c'est une pure question d'ingénierie électrique. Je soupçonne que la réponse est que les condensateurs gèlent (comme un électrolytique le ferait) et donc ne se déchargent pas ou quelque chose comme ça.
Dentranchante
@sharptooth Notre champ d'action est davantage axé sur la conception électronique. Dans une certaine mesure, comprendre comment la fonction électronique de bas niveau fait partie de la conception électronique (donc pourquoi je ne vote pas comme hors sujet), mais s'il se demandait davantage ce qui se passe réellement au niveau des électrons, il commencerait à tomber davantage dans la physique (même si cela pourrait tomber dans le travail d'un ingénieur électricien).
Kellenjb
@Kellenjb J'ai accepté la réponse de W5VO, car elle couvre la réponse dans le sens de "quelles propriétés sont modifiées en raison du refroidissement". Je vais poser la même question sur Physics.SE et le lier, afin que nous puissions obtenir les deux côtés de la médaille.
Polynôme

Réponses:

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La DRAM, comme vous l'avez dit, se compose essentiellement d'un condensateur de stockage et d'un transistor pour accéder à la tension stockée sur ce condensateur. Idéalement, la charge stockée sur ce condensateur ne diminuerait jamais, mais il existe des composants de fuite qui permettent à la charge de se purger. Si suffisamment de charge saigne sur le condensateur, les données ne peuvent pas être récupérées. En fonctionnement normal, cette perte de données est évitée en rafraîchissant périodiquement la charge dans le condensateur. C'est pourquoi il est appelé Dynamic RAM.

La diminution de la température fait plusieurs choses:

  • Il augmente les tensions de seuil des MOSFET et la chute de tension directe des diodes.
  • Il diminue la composante de fuite des MOSFET et des diodes
  • Il améliore les performances à l'état passant des MOSFET

Étant donné que les deux premiers points réduisent directement le courant de fuite vu par les transistors, il ne devrait pas être surprenant que la charge stockée dans un bit DRAM puisse durer assez longtemps pour un processus de redémarrage soigneux. Une fois l'alimentation rétablie, le système DRAM interne conservera les valeurs stockées.

Ces prémisses de base peuvent être appliquées à de nombreux circuits différents, tels que des microcontrôleurs ou même des circuits discrets, tant qu'il n'y a pas d'initialisation au démarrage. De nombreux microcontrôleurs, par exemple, réinitialiseront plusieurs registres au démarrage, que le contenu précédent ait été conservé ou non. Les baies de mémoire volumineuses ne sont pas susceptibles d'être initialisées, mais les registres de contrôle sont beaucoup plus susceptibles d'avoir une réinitialisation au démarrage.

Si vous augmentez la température de la puce suffisamment à chaud, vous pouvez créer l'effet inverse d'avoir la décroissance de la charge si rapidement que les données sont effacées avant que le cycle de rafraîchissement puisse conserver les données. Cependant, cela ne devrait pas se produire dans la plage de températures spécifiée. Chauffer la mémoire suffisamment chaude pour que les données se décomposent plus rapidement que le cycle de rafraîchissement pourrait également ralentir le circuit au point où il ne pourrait pas maintenir les temporisations de mémoire spécifiées, ce qui apparaîtrait comme une erreur différente.

Ce n'est pas lié à la pourriture des bits. La pourriture de bits est soit la dégradation physique des supports de stockage (CD, bandes magnétiques, cartes perforées) ou un événement provoquant la corruption de la mémoire, tel qu'un impact ionique.

W5VO
la source
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L'effet dominant est la réduction du courant de fuite. Dans les jonctions Si P / N autour de la fuite à température ambiante du S / D vers le substrat suit le processus de BB (tunnel à bande) qui a une constante de doublement d'environ 8 degrés C. Donc, pour chaque réduction de température de 8 degrés, la fuite moitiés actuelles. si vous refroidissez de 25 ° C au gel, les fuites seront réduites au 1/8 ème.
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