由于闪存的成本取决于其裸片面积,如果可以在同样的面积上存储更多数据,闪存将更具成本效益。本文将会介绍SLC、MLC和TLC这三种NAND闪存的主要类型特性,它们的特性比较,以及NAND闪存的未来发展趋势。
ivg W[] 由于闪存的成本取决于其裸片面积,如果可以在同样的面积上存储更多数据,闪存将更具成本效益。NAND闪存有三种主要类型:单层单元(SLC)、多层单元(MLC)和三层单元(TLC)。顾名思义,在相同的单位面积上,TLC闪存比MLC存储的数据更多,而MLC又比SLC存储的数据多。另一种新型的NAND闪存称为3D NAND或V-NAND(垂直NAND)。通过在同一晶圆上垂直堆叠多层存储单元,这种类型的闪存可以获得更大的密度。
;#L]7ZY9:- :}-VLp4b 浮栅
晶体管
&PPYxg< 闪存将信息存储在由浮栅晶体管组成的存储单元中。为了更好地理解不同类型的NAND闪存,让我们来看看浮栅晶体管的结构、工作
原理及其局限。
b#-=Dbe T_[5 ZYy 浮栅晶体管或浮栅MOSFET(FGMOS)跟常规MOSFET非常类似,有一点不同的是它在栅极和沟道之间添加了额外的电绝缘浮栅。
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@6M>x=n5 图1:浮栅MOSFET(FGMOS)与常规MOSFET对比。
eus@;l* =)}Yw) 由于浮栅是电隔离的,所以即使在去除
电压之后,到达栅极的任何
电子也会被捕获。这使得存储器具有非易失性。与具有固定阈值电压的常规MOSFET不同,FGMOS的阈值电压取决于存储在浮栅中的电荷量。电荷越多,阈值电压越高。与常规MOSFET类似,当施加到控制栅极的电压高于阈值电压时,FGMOS将开始导通。因此,通过
测量其阈值电压并与固定电压电平进行比较,就可以识别存储在FGMOS中的信息。这称为闪存的读操作。
`(r0+Qx `ff@f]|3^ 可以使用两种方法将电子放置在浮栅中:Fowler-Nordheim隧穿或热载流子注入。对于Fowler-Nordheim隧穿,在带负电的源极和带正电的控制栅极之间施加强电场。这使得来自源极的电子隧穿穿过薄氧化层并到达浮栅。隧穿所需的电压取决于隧道氧化层的厚度。对于热载流子注入方法,高电流通过沟道,为电子提供足够的能量以穿过氧化物层并到达浮栅。
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`n'W 通过在控制栅极上施加强负电压,并在源极和漏极端子上施加强正电压,使用Fowler-Nordheim隧穿可以从浮栅移除电子。这将导致被捕获的电子通过薄氧化层返回沟道。在闪存中,将电子放置在浮栅中被认为是编程/写入操作,而去除电子被认为是擦除操作。
9*P-k.Bl BCO (,k 隧穿工艺有一个主要缺点:它会逐渐损坏氧化层。这被称为闪存磨损。每次对单元进行
编程或擦除时,一些电子都会粘在氧化层中,从而逐渐磨损氧化层。一旦氧化层达到不再能够可靠地区分编程和擦除状态时,这一单元就被认为是坏的或磨损的。由于读取操作不需要隧穿,它们不会磨损单元。因此,闪存的寿命表示为它可以支持的编程/擦除(P/E)周期数。有一篇名为“了解典型和最大编程/擦除性能”的文章解释了如何获得编程和擦除性能的典型值和最大值。
e~SRGyIww y7,t"XV SLC NAND闪存
*TrpW?]Y& 在SLC闪存中,每个存储单元仅存储一位信息:逻辑0或逻辑1。单元的阈值电压与某个电压电平进行比较,如果高于这一电平,则该位被视为逻辑0。如果低于这一电平则为逻辑1。
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