詳解Flash存儲器閃存工作原理及具體步驟

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(chǎng)效應管有相同的名稱(chēng)：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(lái)保護浮置柵極中的電荷不會(huì )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(jìn)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(chǎng)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(xiě)均是基于隧道效應，電流穿過(guò)浮置柵極與硅基層之間的絕緣層，對浮置柵極進(jìn)行充電 (寫(xiě)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(xiě)入數據時(shí)則是采用熱電子注入方式(電流從浮置柵極到源極)。

場(chǎng)效應管工作原理

場(chǎng)效應晶體管(Field Effect Transistor縮寫(xiě)(FET))簡(jiǎn)稱(chēng)場(chǎng)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(chēng)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(chēng)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(dòng)態(tài)范圍大、易于集成、沒(méi)有二次擊穿現象、安全工作區域寬等優(yōu)點(diǎn)，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(lái)存放數據

MOSFET結構如下圖

數據就存放在floaTIng gate(懸浮門(mén))之中，一個(gè)門(mén)可以存放1bit數據

如圖所示，門(mén)中電壓有個(gè)閾值Vth

如果檢測到電壓超過(guò)Vth，那么便認為這個(gè)bit是0

數據的寫(xiě)入和擦除，都通過(guò)controlgate來(lái)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(guān)書(shū)籍。

這是一個(gè)比特，對于閃存來(lái)說(shuō)，如圖

這是一個(gè)閃存顆粒的內部結構，每一行是其中一個(gè)page，一個(gè)page由33792個(gè)剛才那樣的門(mén)組成。

共4KByte，注意這里單位是千字節1Byte=8bit 這里總共有64個(gè)page，組成了一個(gè)block。

wordline是字線(xiàn)，由其控制讀取和寫(xiě)入，所以page是最小的讀寫(xiě)單位 而這個(gè)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(gè)CELL只表示1個(gè)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(gè)CELL表示2個(gè)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(gè)CELL表示3個(gè)bit。