Innri uppbygging NAND Flash

Árið 1965, eftir að W. Shockley, W. Brattain og J. Bardeen fundu upp tvískauta rörið, uppgötvaði Gordon Moore, einn af stofnendum Intel, slíka reglu: Þegar verðið helst óbreytt, er orkumagnið sem hægt er að hýst á samþættri hringrás. Fjöldi smára mun tvöfaldast um það bil á hverju ári og afköst munu einnig tvöfaldast. Reyndar mun fjöldi smára á samþættri hringrás tvöfaldast á um það bil 18 mánaða fresti á næstu árum. Til dæmis, á 18 mánuðum milli Pentium 1.3 og Pentium 4, fjölgaði smára á hverja flatarmálseiningu úr 28 milljónum í 55 milljónir.

Í dag er notkunartíðni örgjörva venjulegrar borðtölvu reiknuð í gígahertz og upplýsingar um afkastagetu sem minnið getur geymt í terabætum (TB). Þessi aukning á fjölda smára á flatarmálseiningu er dæmigerð með minni, sem einnig er lykilþáttur í rafrænum kerfum.

Hálfleiðaraminni má skipta í tvo meginhluta: RAM (Random Access Memories) og ROM (Read Only Memories): RAM mun hverfa eftir að slökkt er á rafmagninu en ROM mun halda því. Önnur tegund af minni, NVM (Non-Volatile Memories), er á milli ofangreindra tveggja tegunda. Hægt er að breyta innihaldi þess og gögnin glatast ekki eftir rafmagnsleysi. Þetta er sveigjanlegra en hreint ROM, vegna þess að innihald ROM er skrifað af framleiðanda og viðskiptavinurinn getur ekki breytt því.

Saga Non-Volatile Memories hófst á áttunda áratugnum og fyrsta NVM var EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), síðan þá fram á tíunda áratuginn hefur NVM smám saman orðið einn mikilvægasti meðlimur hálfleiðarafjölskyldunnar, og meiri athygli. hefur verið greitt til þróunar nýrrar tækni til að stuðla að framgangi NVM meira en efnahagslegum ávinningi sem af því hlýst.

Frá því á tíunda áratugnum, þar sem hálfleiðaraminni hefur farið inn í stafrænar útstöðvarvörur eins og farsíma, handtölvur og myndbandsmyndavélar, hefur þessi markaður verið í örum vexti þar til í dag.

Vinsælasta geymsluaðferðin fyrir Flash minni er byggð á tækni sem kallast Floating Gate (FG). Þú getur vísað í eftirfarandi þverskurðarmynd. MOS rör er samsett úr tveimur hliðum sem skarast: hið fyrra er algjörlega umkringt oxíðum; á meðan annað er tengt að utan. Þessi staka hurð jafngildir því að mynda rafrænt einangrunarbelti, sem tryggir að rafeindirnar (gögnin) í henni geymist í mörg ár. Ferlið við að hlaða og losa þennan einangraða hluta er kallað forrita og eyða. Vegna hleðslu og losunar verður hugsanlegum Vth inni í einangruðum hlutanum breytt; þetta er vinnuregla dæmigerðs MOS rör. Þegar við leggjum spennu á minnisklefa getum við greint tvö tilvik: þegar spennan sem við beitum er hærri en Vth, er hún viðurkennd sem "1", annars er hún viðurkennd sem "0".

NAND minni frumu uppbygging

Fylki

Geymslueiningar minnisins eru skipulagðar í formi fylkis, vegna þess að þetta skipulag getur í raun minnkað plássið sem minnið tekur. Ég get greint muninn á NAND og NOR Flash með því að skoða skipulag minnisfrumna. Við kynnum NAND núna, vegna þess að NAND er mest notaða minnið um þessar mundir.

Í NAND arkitektúrnum eru minnisfrumur skipulagðar í röð á 32 eða 64 fresti eins og sýnt er á mynd 2.2. Tveir smári til að velja (tveir ytri pinnar þessa smára eru DSL/Mdl [tengdir við BL] eða SSL/Msl [tengdir við SL]) eru settir á báða enda hvers strengs af minnishólfum (32 eða 64) til að Þetta tryggir tengingu við upprunalínuna (í gegnum Msl) og bitlínu (í gegnum Mdl). Hver NAND minnisfrumustrengur hefur bitalínu sem notuð er til að tengjast öðrum strengjum. Stjórnhlið eru notuð til að tengja saman orðlínur (WL).

Rökréttar síður eru hluti sem stjórnað er af geymslueiningunni sem er stjórnað af sömu orðlínu. Fjöldi síðna sem stjórnað er af hverri orðlínu er tengdur afkastagetu geymslueiningarinnar. Byggt á geymslustigi geymslueiningarinnar er hægt að skipta Flash minni í mismunandi flokka: SLC (ein geymslueining 1bit), MLS (ein geymslueining 2bita), 8LC (ein geymslueining 3bita), 16LC (ein geymslueining 4bita) .

Ef við lítum á millifléttufallið af SLC, þá mynda odda og slétt tölur mismunandi síður í sömu röð. Dæmi er: SLC orðlína með blaðsíðustærð 4KB (4096 * 8=32768 bitar) hefur 65536 minnisstaðsetningar.

Auðvitað, ef það er MLC, þá eru 4 síður, og hver minnisfrumu röð hefur einn LSB (Least Significant Bit) og einn MSB (Most Significant Bit). Þess vegna eru:

- MSB og LSB síður með jöfnum bitlínum

- MSB og LSB síður með skrýtnum bitlínum

Allir NAND minnishólfastrengir sömu orðlínu eru eytt saman við eyðingu og mynda þannig blokk (blcok), ef tveir kubbar eru sýndir í 2.2 er sama rútan notað, einn Kubburinn er samsettur úr WL0<63:0>og hinn er WL1<63:0>.

Uppbygging minnisfrumu NAND Flash er fylki. Viðbótarrásir eru nauðsynlegar þegar lesið er, skrifað og eytt NAND. Þar sem hver teygja af NAND verður að pakka, er hentugur settur á hönnunarstigi. Mikilvægt er að stærð og smíða rafeindabúnaðinn í kring. Til dæmis er stigveldisskipan hvers deyja í NAND Flash svona.

Mynd 2.3 sýnir dæmi um stigveldi. Geymslufylki er hægt að setja upp sem mörg plan (tvö plan á mynd 2.3), merkt með orðlínum í lárétta átt og bitlínum í lóðrétta átt.

Röð afkóðarinn er staðsettur á milli plananna tveggja. Eitt af verkefnum hringrásarinnar er að beygja orðlínur valinna NAND strenganna á réttan hátt til að tryggja eðlilega notkun. Allar bitlínur verða að vera tengdar við skynjunarmagnara (Sense Amp). Hver skynjunarmagnari getur haft eina eða fleiri bitlínur, sem við munum kynna í smáatriðum síðar í þessum kafla. Tilgangur skynmagnarans er að breyta straumnum í minnisklefanum í stafrænt magn. Á jaðarsvæðinu eru nokkur tæki sem þarf til að hlaða minnissellurnar, svo og spennustjórnunartæki, rökrásir og önnur tæki. PAD eru notaðir til að hafa samskipti við ytri tæki.