Flash memory is a non-volatile computer memory comprised of blocks of cells, wherein each cell can take on $\sl{q}$ different charge levels corresponding to the number of electrons it contains. In the multi-level flash memory, increasing a charge level in a cell is easy, however reducing a charge level forces all the other cells in a block to be erased. This erasing operation is undesirable and need a more cumbersome procedure. And each erasing operation can cause memory endurance problem. Thus we consider designing a novel coding technique to deal with this. The goal is to maximize the number of writing operations before a block erase operation is required. There are many researches about maximizing the number of writing operations in recent years. But they only consider the maximum number of writing operations. They do not consider the writing rate of the multi-level memory for every writing operation.
In this thesis, we will consider both the number of rewriting operations and the writing rate in terms of capacity. We first model the channel for multi-level flash memory. We will call this $\it{dirty flash channel}$. And then we will calculate the capacity of our channel on the scope of the information theory. Then by analyzing the capacity region, we will consider the number of writing operations before erasing the block and suggest writing schemes.
본 논문에서 우리는 멀티레벨 플래쉬 메모리의 재사용에 관한 이론적인 한계를 규명해 보았다. 멀티레벨 플래쉬 메모리 사용에서의 쓰기 과정에서의 비대칭성 (하나의 셀에서 charge를 올리기는 쉬우나 지우기는 어려움)으로 인한 문제를 극복하기 위해서 메모리를 한번만 사용하고 지워버리는 것이 아니라 지우기 전에 여러번 사용하는 방안이 제안되었다. 본 저자도 메모리를 재사용하는 방안을 기본 골자로 하여 메모리를 재사용하게 될 경우 이론적으로 얼마 만큼의 Rate로 쓰기를 할 수 있을지에 관한 문제에 관해 정보 이론적인 관점으로 접근하였다. 우선 재사용하게 될 메모리의 채널모델을 규명하고 그 규명된 채널 모델을 랜덤 비닝이라는 코딩 기법을 이용하여 재사용할 경우의 이론적인 한계를 규명하였다. 그리고 규명된 커패시티를 이용하여 이진 메모리와 삼진 메모리 경우의 분석을 수행하였으며 일반적인 멀티 메모리 재사용에 관한 이해의 도움이 될 것이라 생각된다.
