什么是閃存?了解閃存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。
閃存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。柵極與硅襯底之間有二氧化硅絕緣層,用來保護浮置柵極中的電荷不會泄漏。采用這種結構,使得存儲單元具有了電荷保持能力,就像是裝進瓶子里的水,當你倒入水后,水位就一直保持在那里,直到你再次倒入或倒出,所以閃存具有記憶能力。
與場效應管一樣,閃存也是一種電壓控制型器件。NAND型閃存的擦和寫均是基于隧道效應,電流穿過浮置柵極與硅基層之間的絕緣層,對浮置柵極進行充電 (寫數據)或放電(擦除數據)。而NOR型閃存擦除數據仍是基于隧道效應(電流從浮置柵極到硅基層),但在寫入數據時則是采用熱電子注入方式(電流從浮置柵極到源極)。
場效應管工作原理
場效應晶體管(Field Effect Transistor縮寫(FET))簡稱場效應管。一般的晶體管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,因此稱為雙極型晶體管,而FET僅是由多數載流子參與導電,它與雙極型相反,也稱為單極型晶體管。它屬于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(tài)范圍大、易于集成、沒有二次擊穿現象、安全工作區(qū)域寬等優(yōu)點,現已成為雙極型晶體管和功率晶體管的強大競爭者。
閃存采用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,那么便認為這個bit是0
數據的寫入和擦除,都通過controlgate來完成。
至于具體的步驟。
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,對于閃存來說,如圖
這是一個閃存顆粒的內部結構,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,注意這里單位是千字節(jié)1Byte=8bit 這里總共有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。
我們知道閃存顆粒分為SLC MLC TLC 這就是因為對電壓的分級不同。
SLC將電壓分為2級,大于Vth表示0小于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。