Das Speicherprinzip des Flash-Speichers
Jul 03, 2022| Um das Speicherprinzip des Flash-Speichers zu erklären, müssen wir noch mit EPROM und EEPROM beginnen.
EPROM bedeutet, dass sein Inhalt auf besondere Weise gelöscht und dann umgeschrieben werden kann. Seine Grundgeräteschaltung (Speicherzelle) verwendet häufig eine Floating-Gate-Lawineninjektions-MOS-Schaltung, abgekürzt FAMOS. Sie ähnelt der MOS-Schaltung, bei der zwei hochkonzentrierte P-Typ-Bereiche auf dem N-Typ-Substrat gezüchtet werden und die Quelle S und der Abfluss D jeweils durch ohmsche Kontakte herausgezogen werden. In der SiO2-Isolierschicht schwebt zwischen der Quellelektrode und der Abflusselektrode ein Polysilizium-Gate, und es besteht keine direkte elektrische Verbindung mit der Umgebung. Diese Art von Schaltung zeigt an, ob das schwimmende Tor geladen wird, um 1 oder 0 zu speichern. Nachdem das Floating Gate geladen wurde (z. B. negative Ladung), wird ein positiver leitender Kanal zwischen der Quelle und dem darunter liegenden Abfluss induziert, so dass die MOS-Röhre eingeschaltet wird, was bedeutet, dass 0 gespeichert wird. Wenn das Floating Gate nicht geladen ist, wird kein leitender Kanal gebildet und die MOS-Röhre ist nicht eingeschaltet, dh 1 wird gespeichert.
Das Funktionsprinzip der EEPROM-Basisspeicherschaltung ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Ähnlich wie EPROM erzeugt es ein schwimmendes Gate auf dem Floating Gate der EPROM-Grundeinheitsschaltung. Ersteres wird als schwimmendes Tor der ersten Ebene bezeichnet, und letzteres wird als schwimmendes Tor der zweiten Ebene bezeichnet. Eine Elektrode kann zum Floating Gate der zweiten Ebene herausgezogen werden, so dass das Floating Gate der zweiten Ebene mit einer bestimmten Spannung VG verbunden ist. Wenn VG eine positive Spannung ist, wird ein Tunneleffekt zwischen dem ersten schwimmenden Tor und dem Abfluss erzeugt, so dass Elektronen in das erste schwimmende Tor injiziert werden, dh Programmieren und Schreiben. Wenn VG eine negative Spannung ist, sind die Elektronen des ersten Potentials gezwungen, sich zu zerstreuen, dh zu löschen. Kann nach dem Löschen neu geschrieben werden.
Die Grundschaltung des Flash-Speichers, ähnlich wie EEPROM, besteht ebenfalls aus zweischichtigen Floating-Gate-MOS-Transistoren. Aber das erste Gate-Dielektrikum ist dünn und wirkt wie ein Tunneloxid. Die Schreibmethode ist die gleiche wie die von EEPROM. Eine positive Spannung wird an das Floating Gate der zweiten Ebene angelegt, um Elektronen in das Floating Gate der ersten Ebene eindringen zu lassen. Die Lesemethode ist die gleiche wie bei EPROM. Die Löschmethode besteht darin, eine positive Spannung an die Quelle anzulegen und den Tunneleffekt zwischen dem Floating Gate der ersten Ebene und der Quelle zu verwenden, um die negative Ladung, die dem Floating Gate zugeführt wird, an die Quelle zu ziehen. Da die Quelle mit einer positiven Spannung gelöscht wird, sind die Quellen jeder Einheit miteinander verbunden, so dass der Flash-Speicher nicht um Bytes gelöscht werden kann, sondern ganz oder in Blöcken gelöscht wird. Später, mit der Verbesserung der Halbleitertechnologie, realisierte der Flash-Speicher auch das Design eines einzelnen Transistors (1T), wobei hauptsächlich Floating Gate und Selection Gate zum ursprünglichen Transistor hinzugefügt wurden.
Auf dem Halbleiter bildet sich ein schwimmender Schuppen zur Speicherung von Elektronen, in dem der Strom unidirektional zwischen der Quelle und dem Abfluss geleitet wird. Das schwimmende Tor ist mit einem Siliziumoxid-Folienisolator umwickelt. Oben befindet sich das Auswahl- / Steuertor, das den Leitungsstrom zwischen Quelle und Drain steuert. Die Daten sind 0 oder 1, je nachdem, ob sich Elektronen im schwimmenden Gate befinden, die auf dem Siliziumsubstrat gebildet werden. 0 mit Elektronen, 1 ohne Elektronen.
Flash-Speicher wird, wie der Name schon sagt, initialisiert, indem Daten vor dem Schreiben gelöscht werden. Konkret werden Elektronen aus allen schwebenden Toren extrahiert. Einige Daten werden in Kürze an "1" zurückgegeben.
Schreiben Sie beim Schreiben nur, wenn die Daten 0 sind, und tun Sie nichts, wenn die Daten 1 sind. Wenn eine 0 geschrieben wird, wird eine hohe Spannung an die Gate-Elektrode und den Abfluss angelegt, wodurch die Energie der Elektronen erhöht wird, die zwischen der Quelle und dem Abfluss geleitet werden. Dadurch können Elektronen durch den Oxidfilmisolator und in das Schwimmtor brechen.
Beim Lesen von Daten wird eine bestimmte Spannung an die Gate-Elektrode angelegt, der Strom ist 1, wenn der Strom groß ist, und 0, wenn der Strom klein ist. In einem Zustand, in dem das schwimmende Tor keine Elektronen hat (Daten sind 1), wird eine Spannung an den Abfluss angelegt, wenn eine Spannung an die Gate-Elektrode angelegt wird, und ein Strom wird aufgrund der Bewegung einer großen Anzahl von Elektronen zwischen der Quelle und dem Abfluss erzeugt. In dem Zustand, in dem das Floating Gate Elektronen hat (die Daten sind 0), werden die im Kanal geleiteten Elektronen reduziert. Da die an die Gate-Elektrode angelegte Spannung von den Floating-Gate-Elektronen absorbiert wird, ist es schwierig, den Kanal zu beeinflussen.