Princip úložiště flash paměti
Jul 03, 2022| Abychom vysvětlili princip ukládání flash pamětí, musíme ještě začít s EPROM a EEPROM.
EPROM znamená, že jeho obsah lze speciálními prostředky vymazat a poté přepsat. Jeho základní jednotkový obvod (paměťová buňka) často používá lavinový injekční obvod MOS s plovoucí bránou, zkráceně FAMOS. Je podobný obvodu MOS, ve kterém dvě oblasti typu P s vysokou koncentrací rostou na substrátu typu N a zdroj S a odtok D jsou vytahovány přes ohmické kontakty. V izolační vrstvě SiO2 mezi zdrojovou elektrodou a kolektorovou elektrodou je plovoucí polysilikonové hradlo a není zde žádné přímé elektrické spojení s okolím. Tento druh obvodu udává, zda je plovoucí brána nabitá pro uložení 1 nebo 0. Po nabití plovoucího hradla (např. záporného náboje) se mezi zdrojem a odtokem pod ním indukuje kladný vodivý kanál, takže elektronka The MOS se zapne, což znamená, že 0 je uloženo. Pokud není plovoucí hradlo nabito, nevytvoří se žádný vodivý kanál a MOS trubice není zapnutá, to znamená, že 1 je uložena.
Princip činnosti obvodu základní paměťové jednotky EEPROM je znázorněn na obrázku níže. Podobně jako EPROM generuje plovoucí hradlo nad plovoucím hradlem obvodu základní jednotky EPROM. První z nich se nazývá plovoucí brána první úrovně a druhá se nazývá plovoucí brána druhé úrovně. Na plovoucí hradlo druhého stupně lze vytáhnout elektrodu, takže plovoucí hradlo druhého stupně je připojeno k určitému napětí VG. Pokud je VG kladné napětí, je mezi prvním plovoucím hradlem a kolektorem generován tunelový efekt, takže elektrony jsou vstřikovány do prvního plovoucího hradla, to znamená programování a zápis. Pokud je VG záporné napětí, elektrony plovoucího hradla prvního stupně jsou nuceny se rozptýlit, to znamená vymazat. Po vymazání lze přepsat.
Základní jednotkový obvod flash paměti, podobně jako EEPROM, je rovněž složen z dvouvrstvých tranzistorů MOS s plovoucím hradlem. Ale dielektrikum prvního hradla je tenké a působí jako tunelový oxid. Způsob zápisu je stejný jako u EEPROM. Kladné napětí je aplikováno na plovoucí bránu druhé úrovně, aby elektrony vstoupily do plovoucí brány první úrovně. Způsob čtení je stejný jako u EPROM. Metoda mazání spočívá v aplikaci kladného napětí na zdroj a využití tunelového efektu mezi plovoucím hradlem první úrovně a zdrojem k přitahování záporného náboje vstřikovaného do plovoucího hradla ke zdroji. Protože je zdroj mazán kladným napětím, jsou zdroje každé jednotky spojeny dohromady, takže flash paměť nelze mazat po bytech, ale je mazána celá nebo po blocích. Později, s vylepšením polovodičové technologie, flash paměti také realizovaly návrh jednoho tranzistoru (1T), hlavně přidáním plovoucího hradla a selekčního hradla k původnímu tranzistoru,
Na polovodiči je vytvořena plovoucí bouda pro ukládání elektronů, kde proud vede jednosměrně mezi zdrojem a kolektorem. Plovoucí brána je obalena filmovým izolátorem z oxidu křemíku. Nad ním je brána pro výběr/ovládání, která řídí vodivý proud mezi zdrojem a odtokem. Data jsou {{0}} nebo 1 v závislosti na tom, zda jsou v plovoucí bráně vytvořené na křemíkovém substrátu elektrony. 0 s elektrony, 1 bez elektronů.
Flash paměť, jak její název napovídá, se inicializuje vymazáním dat před zápisem. Konkrétně jsou elektrony extrahovány ze všech plovoucích hradel. Některá data budou brzy vrácena na "1".
Při zápisu zapisujte pouze tehdy, když jsou data {{0}}, a neprovádějte nic, když jsou data 1. Když je zapsána 0, na hradlovou elektrodu a kolektor se přivede vysoké napětí, čímž se zvýší energie elektrony vedené mezi zdrojem a odtokem. To umožňuje elektronům prorazit oxidový filmový izolátor a do plovoucí brány.
Při čtení dat je na hradlovou elektrodu přivedeno určité napětí, proud je 1, když je proud velký, a 0, když je proud malý. Ve stavu, kdy plovoucí hradlo nemá žádné elektrony (údaje jsou 1), je při přivedení napětí na hradlovou elektrodu přivedeno napětí na kolektor a v důsledku pohybu velkého počtu elektronů mezi elektrodami je generován proud. zdroj a odtok. Ve stavu, kdy má plovoucí hradlo elektrony (údaj je 0), bude množství elektronů vedených kanálem redukováno. Protože napětí aplikované na elektrodu hradla je absorbováno elektrony plovoucího hradla, je obtížné ovlivnit kanál.