冻结 DRAM 以进行取证(冷启动)

电器工程 记忆 温度 内存 内存
2022-01-12 12:02:14

我已经知道冷启动技巧有一段时间了,但从未真正考虑过它背后的物理原理。我读过这篇论文,但它并没有真正说明它为什么起作用。

将一根 RAM 物理冷却到非常低的温度是如何导致存储在其中的数据在没有电源的情况下长时间保持的?

我知道 DRAM IC 本质上是一个大型晶体管电容存储单元阵列,但我无法弄清楚为什么温度会产生任何影响。

它还提出了进一步的问题:

  • 设备的衰减特性是否足以允许在正常或较低温度下测量电池的“先前”值?
  • 这是否与导致位腐烂的现象相同,即计算机内存中的随机翻转位?
  • 这是否适用于其他场景,例如改变微处理器的状态,或改变晶体管在分立电路中的开关方式?
  • 如果极端寒冷导致充电状态衰减得更慢,这是否意味着加热 RAM 会擦除存储在其中的任何数据?
1个回答

正如您所说,DRAM 基本上由一个存储电容器和一个晶体管组成,用于访问存储在该电容器上的电压。理想情况下,存储在该电容器上的电荷永远不会减少,但存在允许电荷流失的泄漏组件。如果足够的电荷从电容器中流出,则无法恢复数据。在正常操作中,通过定期刷新电容器中的电荷来避免这种数据丢失。这就是为什么它被称为动态 RAM。

降低温度会做一些事情:

  • 它增加了 MOSFET 的阈值电压和二极管的正向压降。
  • 它减少了 MOSFET 和二极管的泄漏分量
  • 它提高了 MOSFET 的通态性能

考虑到前两点直接减少了晶体管的泄漏电流,存储在 DRAM 位中的电荷可以持续足够长的时间以进行仔细的重新启动过程,这不足为奇。一旦重新通电,内部 DRAM 系统将保持存储的值。

这些基本前提可以应用于许多不同的电路,例如微控制器甚至分立电路,只要在启动时没有初始化。例如,许多微控制器会在启动时重置几个寄存器,无论之前的内容是否被保留。大型存储器阵列不太可能被初始化,但控制寄存器更有可能在启动时具有复位功能。

如果将芯片的温度提高到足够热,则可以产生相反的效果,即电荷衰减如此之快,以至于在刷新周期可以保持数据之前数据就被擦除了。但是,这不应在指定的温度范围内发生。将内存加热到足以使数据衰减得比刷新周期快还可能导致电路减速到无法维持指定内存时序的程度,这将显示为不同的错误。

这与位腐烂无关。位腐烂是存储介质(CD、磁带、穿孔卡)的物理退化或导致内存损坏的事件,例如离子撞击。