Membekukan DRAM untuk forensik (coldboot)

Saya sudah tahu tentang trik coldboot untuk sementara waktu, tetapi tidak pernah benar-benar mempertimbangkan fisika di baliknya. Saya sudah membaca makalahnya , tetapi tidak terlalu menjelaskan mengapa itu berhasil.

Bagaimana secara fisik mendinginkan tongkat RAM ke suhu yang sangat rendah menyebabkan data yang disimpan di dalamnya dipertahankan dalam jangka waktu yang lama, bahkan tanpa daya?

Saya tahu bahwa DRAM IC pada dasarnya adalah array besar dari sel-sel penyimpanan transistor-kapasitor, tetapi saya tidak dapat mengetahui mengapa suhunya membuat perbedaan.

Ini juga menimbulkan pertanyaan lebih lanjut:

Apakah karakteristik peluruhan perangkat cukup untuk memungkinkan nilai "sebelumnya" sel diukur, pada suhu normal atau lebih rendah?
Apakah ini fenomena yang sama yang menyebabkan bit-rot, yaitu bit-bit terbalik acak dalam memori komputer?
Apakah ini berlaku untuk skenario lain, seperti mengubah keadaan mikroprosesor, atau mengubah cara transistor beralih di sirkuit diskrit?
Jika dingin yang ekstrem menyebabkan status pengisian membusuk lebih lambat, apakah itu berarti memanaskan RAM akan menghapus data yang tersimpan di dalamnya?

— Polinomial
sumber

Bergantung pada jenis jawaban yang Anda cari, Anda mungkin lebih beruntung di bidang fisika.SE. Saya tidak percaya ini di luar topik, tetapi layak disebutkan jika Anda tidak mendapatkan jenis jawaban yang Anda cari.

— Kellenjb

@Kellenjb saya mempertimbangkan fisika. Saya pertama kali, tetapi memutuskan bahwa orang-orang di sini mungkin akan memiliki pemahaman yang lebih baik tentang internal komponen ini, dan mungkin lebih cenderung melihat coldboot sebelumnya juga. Terima kasih atas tanggapannya. Saya akan mengingatnya :)

— Polinomial

@Kellenjb: IMO itu pertanyaan teknik listrik murni. Saya menduga jawabannya adalah kapasitor hanya membeku (seperti yang akan elektrolitik) dan jadi jangan melepaskan atau sesuatu seperti itu.

— sharptooth

@sharptooth Ruang lingkup kami lebih fokus pada desain elektronik. Sampai taraf tertentu memahami bagaimana fungsi elektronik tingkat rendah adalah bagian dari desain elektronik (jadi mengapa saya tidak memilih sebagai di luar topik), tetapi jika dia ingin tahu lebih banyak tentang apa yang sebenarnya terjadi pada tingkat elektron, itu akan mulai turun lebih banyak dalam fisika (bahkan jika itu mungkin jatuh ke pekerjaan seorang Insinyur Listrik).

— Kellenjb

@Kellenjb Saya sudah menerima jawaban W5VO, karena itu mencakup jawaban dalam arti " sifat apa yang berubah karena pendinginan". Saya akan mengajukan pertanyaan yang sama pada Physics.SE dan menghubungkannya, sehingga kita bisa mendapatkan kedua sisi mata uang.

— Polinomial

DRAM, seperti yang Anda katakan, pada dasarnya terdiri dari kapasitor penyimpanan dan transistor untuk mengakses tegangan yang tersimpan pada kapasitor itu. Idealnya, muatan yang disimpan pada kapasitor itu tidak akan pernah berkurang, tetapi ada komponen kebocoran yang memungkinkan muatan untuk berdarah. Jika muatan yang cukup mengalir dari kapasitor, maka data tidak dapat dipulihkan. Dalam operasi normal, kehilangan data ini dihindari dengan menyegarkan kembali muatan kapasitor secara berkala. Inilah sebabnya mengapa disebut Dynamic RAM.

Penurunan suhu melakukan beberapa hal:

Ini meningkatkan tegangan ambang MOSFET dan drop tegangan maju dioda.
Ini mengurangi komponen kebocoran MOSFET dan dioda
Ini meningkatkan kinerja MOSFET di negara

Menimbang bahwa dua titik pertama secara langsung mengurangi arus bocor yang dilihat oleh transistor, seharusnya tidak terlalu mengejutkan bahwa muatan yang disimpan dalam bit DRAM dapat bertahan cukup lama untuk proses reboot yang cermat. Setelah daya diterapkan kembali, sistem DRAM internal akan mempertahankan nilai yang disimpan.

Tempat-tempat dasar ini dapat diterapkan pada banyak sirkuit yang berbeda, seperti mikrokontroler atau bahkan sirkuit diskrit, selama tidak ada inisialisasi saat start-up. Banyak mikrokontroler, misalnya, akan mengatur ulang beberapa register saat start-up, apakah konten sebelumnya dipertahankan atau tidak. Array memori yang besar tidak mungkin diinisialisasi, tetapi register kontrol jauh lebih mungkin untuk melakukan reset pada fungsi start-up.

Jika Anda meningkatkan suhu die cukup panas, Anda dapat membuat efek sebaliknya, memiliki pembusukan biaya begitu cepat sehingga data dihapus sebelum siklus refresh dapat mempertahankan data. Namun, ini seharusnya tidak terjadi pada kisaran suhu yang ditentukan. Pemanasan memori cukup panas untuk data meluruh lebih cepat daripada siklus refresh juga dapat menyebabkan sirkuit melambat ke titik di mana ia tidak dapat mempertahankan timing memori yang ditentukan, yang akan muncul sebagai kesalahan yang berbeda.

Ini tidak terkait dengan bit-rot. Bit-rot adalah degradasi fisik media penyimpanan (CD, pita magnetik, kartu punch) atau peristiwa yang menyebabkan memori menjadi rusak, seperti dampak ion.

— W5VO
sumber

Efek yang dominan adalah pengurangan arus bocor. Pada sambungan Si P / N di sekitar kebocoran suhu kamar S / D ke substrat mengikuti proses BB (Band to Band tunneling) yang memiliki konstanta pengganda sekitar 8 derajat C. Jadi untuk setiap pengurangan suhu sebesar 8 derajat kebocoran bagian saat ini. jika Anda mendinginkan dari 25 C ke kebocoran pembekuan akan berkurang menjadi 1/8 th.

— placeholder