Замораживающая DRAM для криминалистики (coldboot)

Некоторое время я знал о трюке с холодной загрузкой, но никогда не задумывался о его физике. Я читал газету , но на самом деле она не охватывает, почему это работает.

Как физическое охлаждение кешки ОЗУ до очень низкой температуры приводит к тому, что хранящиеся в ней данные сохраняются в течение длительных периодов времени, даже без питания?

Я знаю, что микросхемы DRAM представляют собой большой массив транзисторно-конденсаторных ячеек памяти, но я не могу понять, почему температура имеет значение.

Это также поднимает дополнительные вопросы:

• Достаточно ли характеристик затухания устройства, чтобы можно было измерить «предыдущее» значение ячейки при нормальной или более низкой температуре?
• Является ли это тем же явлением, которое вызывает гниение битов, то есть случайное переворачивание битов в памяти компьютера?
• Относится ли это к другим сценариям, таким как изменение состояния микропроцессоров или изменение переключения транзистора в дискретной цепи?
• Если из-за сильного холода состояние заряда уменьшается медленнее, будет ли это означать, что нагрев ОЗУ сотрет все данные, хранящиеся в ней?

DRAM, как вы сказали, в основном состоит из накопительного конденсатора и транзистора для доступа к напряжению, хранящемуся на этом конденсаторе. В идеале, заряд, хранящийся на этом конденсаторе, никогда не уменьшится, но есть компоненты утечки, которые позволяют заряду стечь. Если с конденсатора выпадает достаточно заряда, данные не могут быть восстановлены. При нормальной работе этой потери данных можно избежать, периодически обновляя заряд в конденсаторе. Вот почему он называется динамическим ОЗУ.

Снижение температуры делает несколько вещей:

• Это увеличивает пороговые напряжения полевых МОП-транзисторов и прямое падение напряжения на диодах.
• Уменьшает утечку компонента МОП-транзисторов и диодов
• Это улучшает производительность МОП-транзисторов в состоянии

Учитывая, что первые две точки напрямую уменьшают ток утечки, наблюдаемый транзисторами, неудивительно, что заряд, хранящийся в бите DRAM, может длиться достаточно долго для тщательного процесса перезагрузки. После повторного включения питания внутренняя система DRAM сохранит сохраненные значения.

Эти базовые условия могут быть применены ко многим различным цепям, таким как микроконтроллеры или даже дискретные схемы, при условии, что при запуске не происходит инициализация. Например, многие микроконтроллеры будут сбрасывать несколько регистров при запуске независимо от того, было ли сохранено предыдущее содержимое или нет. Большие массивы памяти вряд ли будут инициализированы, но регистры управления с большей вероятностью будут иметь сброс при запуске.

Если вы повысите температуру матрицы достаточно горячей, вы можете создать противоположный эффект, заключающийся в том, что заряд будет затухать так быстро, что данные будут стерты до того, как цикл обновления сможет их сохранить. Однако это не должно происходить в указанном диапазоне температур. Нагревание памяти достаточно горячим для того, чтобы данные затухали быстрее, чем цикл обновления, также может привести к замедлению канала до такой степени, что он не сможет поддерживать заданные временные параметры памяти, что будет выглядеть как другая ошибка.

Это не связано с бит-гнилью. Бит-гниль - это либо физическая деградация носителей информации (CD, магнитных лент, перфокарт), либо событие, приводящее к повреждению памяти, например, ионный удар.