Flash存儲器快閃記憶體工作原理及具體步驟

2020-12-05 電子發燒友

Flash存儲器快閃記憶體工作原理及具體步驟

辰光 發表於 2016-11-01 17:18:42

　　什麼是快閃記憶體?了解快閃記憶體最好的方式就是從它的「出生」它的「組成」均研究的透徹底底的。

　　快閃記憶體的存儲單元為三端器件，與場效應管有相同的名稱：源極、漏極和柵極。柵極與矽襯底之間有二氧化矽絕緣層，用來保護浮置柵極中的電荷不會洩漏。採用這種結構，使得存儲單元具有了電荷保持能力，就像是裝進瓶子裡的水，當你倒入水後，水位就一直保持在那裡，直到你再次倒入或倒出，所以快閃記憶體具有記憶能力。

　　與場效應管一樣，快閃記憶體也是一種電壓控制型器件。NAND型快閃記憶體的擦和寫均是基於隧道效應，電流穿過浮置柵極與矽基層之間的絕緣層，對浮置柵極進行充電(寫數據)或放電(擦除數據)。而NOR型快閃記憶體擦除數據仍是基於隧道效應(電流從浮置柵極到矽基層)，但在寫入數據時則是採用熱電子注入方式(電流從浮置柵極到源極)。

　　場效應管工作原理

　　場效應電晶體(Field Effect Transistor縮寫(FET))簡稱場效應管。一般的電晶體是由兩種極性的載流子,即多數載流子和反極性的少數載流子參與導電,因此稱為雙極型電晶體,而FET僅是由多數載流子參與導電,它與雙極型相反,也稱為單極型電晶體。它屬於電壓控制型半導體器件，具有輸入電阻高(108～109Ω)、噪聲小、功耗低、動態範圍大、易於集成、沒有二次擊穿現象、安全工作區域寬等優點，現已成為雙極型電晶體和功率電晶體的強大競爭者。

　　快閃記憶體採用MOSFET來存放數據

　　MOSFET結構如下圖

　　數據就存放在floating gate(懸浮門)之中，一個門可以存放1bit數據

　　如圖所示，門中電壓有個閾值Vth

　　如果檢測到電壓超過Vth，那麼便認為這個bit是0

　　數據的寫入和擦除，都通過controlgate來完成。

　　至於具體的步驟。

　　涉及到半導體基礎知識，如果需要了解，請參考模擬電路相關書籍。

　　這是一個比特，對於快閃記憶體來說，如圖

　　這是一個快閃記憶體顆粒的內部結構，每一行是其中一個page，一個page由33792個剛才那樣的門組成。

　　共4KByte，注意這裡單位是千字節1Byte=8bit 這裡總共有64個page，組成了一個block。

　　wordline是字線，由其控制讀取和寫入，所以page是最小的讀寫單位 而這個block是最小的擦除單位。

　　我們知道快閃記憶體顆粒分為SLC MLC TLC 這就是因為對電壓的分級不同。

　　SLC將電壓分為2級，大於Vth表示0小於Vth表示1，一個CELL只表示1個bit MLC是Multi-Level Cell，將電壓分為4份，分別可以表示00 01 10 11，一個CELL表示2個bit TLC是Triple-Level Cell，將電壓分為8份，可以表示000 001 010 011 100 101 110 111 一個CELL表示3個bit。

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