Flash-muistin tallennusperiaate
Jul 03, 2022| Flash-muistin tallennusperiaatteen selittämiseksi meidän on silti aloitettava EPROM:ista ja EEPROM:ista.
EPROM tarkoittaa, että sen sisältö voidaan pyyhkiä erityisellä tavalla ja kirjoittaa sitten uudelleen. Sen perusyksikköpiiri (muistisolu) käyttää usein kelluvan portin lumivyöryinjektio-MOS-piiriä, lyhennettynä FAMOS. Se on samanlainen kuin MOS-piiri, jossa kaksi korkeapitoista P-tyypin aluetta kasvatetaan N-tyypin substraatille ja lähde S ja nielu D vedetään vastaavasti ulos ohmisen koskettimien kautta. Lähdeelektrodin ja nieluelektrodin välissä SiO2-eristekerroksessa kelluu polypiihila, eikä sillä ole suoraa sähköistä yhteyttä ympäristöön. Tällainen piiri osoittaa, onko kelluva portti varattu tallentamaan 1 vai 0. Kun kelluva portti on latautunut (kuten negatiivinen varaus), lähteen ja sen alla olevan viemärin väliin indusoituu positiivinen johtava kanava, jolloin MOS-putki kytkeytyy päälle, mikä tarkoittaa, että 0 tallennetaan. Jos kelluvaa porttia ei ladata, johtavaa kanavaa ei muodostu, eikä MOS-putkea käännetä päälle, eli 1 tallennetaan.
EEPROM-perusmuistiyksikköpiirin toimintaperiaate on esitetty alla olevassa kuvassa. Samoin kuin EPROM, se luo kelluvan hilan EPROM-perusyksikköpiirin kelluvan hilan päälle. Ensin mainittua kutsutaan ensimmäisen tason kelluvaksi portiksi ja jälkimmäistä toisen tason kelluvaksi portiksi. Toisen tason kelluvaan hilaan voidaan vetää elektrodi, jolloin toisen tason kelluva hila kytketään tiettyyn jännitteeseen VG. Jos VG on positiivinen jännite, ensimmäisen kelluvan hilan ja nielun välille syntyy tunneliilmiö, jolloin elektronit ruiskutetaan ensimmäiseen kelluvaan hilaan, eli ohjelmointiin ja kirjoittamiseen. Jos VG on negatiivinen jännite, ensimmäisen asteen kelluvan hilan elektronit pakotetaan hajoamaan eli pyyhkimään. Voidaan kirjoittaa uudelleen poistamisen jälkeen.
Flash-muistin perusyksikköpiiri, joka on samanlainen kuin EEPROM, koostuu myös kaksikerroksisista kelluvista MOS-transistoreista. Mutta ensimmäinen hilan eriste on ohut ja toimii tunnelioksidina. Kirjoitusmenetelmä on sama kuin EEPROMissa. Toisen tason kelluvaan hilaan syötetään positiivinen jännite, jotta elektronit tulevat ensimmäisen tason kelluvaan hilaan. Lukumenetelmä on sama kuin EPROM. Tyhjennysmenetelmä on syöttää positiivinen jännite lähteeseen ja käyttää tunneliilmiötä ensimmäisen tason kelluvan hilan ja lähteen välillä kelluvaan hilaan ruiskutetun negatiivisen varauksen houkuttelemiseksi lähteeseen. Koska lähde pyyhitään positiivisella jännitteellä, kunkin yksikön lähteet on kytketty yhteen, joten flash-muistia ei voida pyyhkiä tavuittain, vaan se tyhjennetään kokonaisena tai lohkoina. Myöhemmin puolijohdeteknologian parantumisen myötä flash-muisti toteutti myös yhden transistorin (1T) suunnittelun lisäämällä pääasiassa kelluvan hilan ja valintaportin alkuperäiseen transistoriin,
Puolijohteen päälle muodostetaan kelluva suoja elektronien varastointia varten, jossa virta kulkee yksisuuntaisesti lähteen ja nielun välillä. Kelluva portti on kääritty piioksidikalvoeristeellä. Sen yläpuolella on valinta-/ohjausportti, joka ohjaa johtavuusvirtaa lähteen ja nielun välillä. Data on {{0}} tai 1 riippuen siitä, onko piisubstraatille muodostuneessa kelluvassa hilassa elektroneja. 0 elektronien kanssa, 1 ilman elektroneja.
Flash-muisti, kuten sen nimi kertoo, alustetaan poistamalla tiedot ennen kirjoittamista. Tarkemmin sanottuna elektronit erotetaan kaikista kelluvista porteista. Osa tiedoista palautetaan pian arvoon "1".
Kun kirjoitat, kirjoita vain, kun data on {{0}}, äläkä tee mitään, kun data on 1. Kun kirjoitetaan 0, hilaelektrodiin ja viemäriin syötetään korkea jännite, mikä lisää lähteen ja nielun väliin johtuneet elektronit. Tämä sallii elektronien murtautua oksidikalvoeristeen läpi ja kelluvaan hilaan.
Dataa luettaessa hilaelektrodille syötetään tietty jännite, virta on 1, kun virta on suuri, ja 0, kun virta on pieni. Tilassa, jossa kelluvassa hilassa ei ole elektroneja (tieto on 1), nieluon syötetään jännite, kun hilaelektrodiin kohdistetaan jännite, ja virta syntyy suuren elektronien liikkeen vuoksi. lähde ja viemäri. Tilassa, jossa kelluvassa hilassa on elektroneja (data on 0), kanavassa johtuneet elektronit vähenevät. Koska hilaelektrodille syötetty jännite absorboituu kelluvien hilaelektronien toimesta, kanavaan on vaikea vaikuttaa.