数据规模的急剧增长和大数据技术的快速发展刺激了对大容量存储的巨大需求。三维立体堆叠架构存储器（3D NAND）作为存储市场主流之一的非易失性存储器,已显现出读写速度快、成本低、位密度高等巨大优势。然而,与传统的2DNAND闪存不同,更为复杂的工艺流程和单元阵列结构等特征,使得3D NAND闪存存储单元之间的干扰机制越来越复杂,各个机制间的相互作用也更加难以追踪评估,这些新型特征加大了对其性能分析的难度。因此,3D NAND闪存的可靠性问题应该得到很好的研究,从而最大程度的保证其使用寿命。本论文通过对电荷俘获型（Charge Trap,CT）结构的3D NAND闪存存储器的测试数据分析,展开了一系列可靠性问题的探究验证,并针对性地提出了多种可靠性预测方案。本论文第一部分着重于阿伦尼乌斯温度加速公式在3D NAND闪存应用中的可靠性问题。阿伦尼乌斯模型被广泛应用于数据保留特性测试（Data Retention,DR）,其中的反应活化能因子Ea值是判断模型应用可靠性的重要参数。本文设计实验对该经验公式进行了数据上的测试验证,结果显示在不同的温度区间和不同的擦写（Program/Erase Cycling,PE）磨损阶段,3D NAND闪存的实际表现和该公式预测得到的结果并不总是具有一致性。针对该误差现象,我们提出了一种修正方案,可以得到不同温度下反应活化能随擦写磨损的变化趋势,提高了该模型应用精确度。本论文第二部分工作则研究了处于不同PE磨损阶段的CT结构三维三电平单元NAND（3D TLC NAND）闪存在DR过程中各个写入态的阈值电压（Threshold Voltage,Vth）偏移特性,由于闪存数据块（Block）的错误比特数（Failure Bit Count,FBC）来源于各个态的阈值电压漂移,因此针对经历不同PE磨损后的Block,我们提出一个不同DR时长下,阈值电压偏移量的预测模型,并在高规格下实现了约97%的预测精度。该模型在以数据保留时长为主要指标的冷数据存储应用中有着极大的参考价值。本论文第三部分工作则首先针对CT结构3D TLC NAND闪存的读干扰特性（Read Disturb,RD）提出了一个用于预警FBC是否达到规格极限的预测模型,验证结果显示该模型有着高达95%的预测精度。紧接着探究了闪存中的各项应力转换的可行性,针对PE和RD之间的应力,本论文提出一个基于误比特率（Bit Error Rate,BER）二者等效转换的方案,极大程度的优化了 3D NAND闪存在主要为读干扰因素的热数据存储应用中可靠性问题,加强了对闪存使用寿命的把控。基于CT结构3D NAND闪存在应用中的可靠性研究内容,本论文具有以下创新点和研究意义:首先,针对温度加速,本论文通过实测数据详细阐述了在闪存测试领域中阿伦尼乌斯模型存在的误差,并给出修正方案;其次,针对闪存磨损及数据保留特性,本论文提出了一种高效的数学预测模型,通过离线数据能够准确的获取各个最优读电压的偏移量;最后针对闪存磨损及读干扰特性,本文提出两种高精度预警方案,分别实现了对高规格下数据块FBC表现的预测和对不同磨损后实际可允许的最大重复读取次数的把控。本论文开展的系统研究在提高闪存性能指标和准确预测闪存使用寿命方面具有重要意义。