Principi d'emmagatzematge de la memòria flash
Jul 03, 2022| Per explicar el principi d'emmagatzematge de la memòria flash, encara hem de començar amb EPROM i EEPROM.
EPROM significa que el seu contingut es pot esborrar per mitjans especials i després es pot reescriure. El seu circuit d'unitat bàsica (cel·la d'emmagatzematge) utilitza sovint un circuit MOS d'injecció d'allaus de porta flotant, abreujat com a FAMOS. És similar al circuit MOS, en el qual es creixen dues regions de tipus P d'alta concentració al substrat de tipus N i la font S i el drenatge D s'extreuen respectivament mitjançant contactes òhmics. Hi ha una porta de polisilici que flota a la capa aïllant de SiO2 entre l'elèctrode font i l'elèctrode de drenatge, i no hi ha connexió elèctrica directa amb l'entorn. Aquest tipus de circuit indica si la porta flotant està carregada per emmagatzemar 1 o 0. Després de carregar la porta flotant (com la càrrega negativa), s'indueix un canal conductor positiu entre la font i el desguàs que hi ha sota, de manera que el tub MOS s'encén, la qual cosa significa que s'emmagatzema 0. Si la porta flotant no està carregada, no es forma cap canal conductor i el tub MOS no està encès, és a dir, s'emmagatzema 1.
El principi de funcionament del circuit de la unitat d'emmagatzematge bàsic EEPROM es mostra a la figura següent. De manera similar a l'EPROM, genera una porta flotant a la part superior de la porta flotant del circuit de la unitat bàsica EPROM. La primera s'anomena porta flotant de primer nivell, i la segona s'anomena porta flotant de segon nivell. Es pot extreure un elèctrode a la porta flotant de segon nivell, de manera que la porta flotant de segon nivell està connectada a una determinada tensió VG. Si VG és una tensió positiva, es genera un efecte túnel entre la primera porta flotant i el drenatge, de manera que s'injecten electrons a la primera porta flotant, és a dir, programació i escriptura. Si VG és una tensió negativa, els electrons de la porta flotant de la primera etapa es veuen obligats a dissipar-se, és a dir, esborrar. Es pot reescriure després d'esborrar.
El circuit de la unitat bàsica de la memòria flaix, similar a l'EEPROM, també es compon de transistors MOS de porta flotant de doble capa. Però el dielèctric de la primera porta és prim i actua com un òxid de túnel. El mètode d'escriptura és el mateix que el de l'EEPROM. S'aplica una tensió positiva a la porta flotant de segon nivell per fer que els electrons entrin a la porta flotant de primer nivell. El mètode de lectura és el mateix que l'EPROM. El mètode d'esborrat és aplicar una tensió positiva a la font i utilitzar l'efecte túnel entre la porta flotant de primer nivell i la font per atraure la càrrega negativa injectada a la porta flotant a la font. Com que la font s'esborra amb una tensió positiva, les fonts de cada unitat estan connectades entre si, de manera que la memòria flaix no es pot esborrar per bytes, sinó que s'esborra sencer o en blocs. Més tard, amb la millora de la tecnologia de semiconductors, la memòria flaix també va realitzar el disseny d'un transistor únic (1T), afegint principalment una porta flotant i una porta de selecció al transistor original,
Es forma un cobert flotant per emmagatzemar electrons al semiconductor on el corrent condueix de manera unidireccional entre la font i el desguàs. La porta flotant s'embolica amb un aïllant de pel·lícula d'òxid de silici. A sobre hi ha la porta de selecció/control que controla el corrent de conducció entre la font i el desguàs. Les dades són {{0}} o 1 depenent de si hi ha electrons a la porta flotant formada sobre el substrat de silici. 0 amb electrons, 1 sense electrons.
La memòria flaix, com el seu nom indica, s'inicia esborrant les dades abans d'escriure. Concretament, els electrons s'extreuen de totes les portes flotants. Algunes dades es tornaran a "1" aviat.
Quan escriviu, escriviu només quan les dades siguin {{0}} i no feu res quan les dades siguin 1. Quan s'escriu un 0, s'aplica una alta tensió a l'elèctrode de la porta i al drenatge, augmentant l'energia de electrons conduïts entre la font i el drenatge. Això permet que els electrons trenquin l'aïllant de la pel·lícula d'òxid i cap a la porta flotant.
Quan es llegeixen les dades, s'aplica una determinada tensió a l'elèctrode de la porta, el corrent és 1 quan el corrent és gran i 0 quan el corrent és petit. En un estat en què la porta flotant no té electrons (les dades són 1), s'aplica una tensió al drenatge quan s'aplica una tensió a l'elèctrode de la porta i es genera un corrent a causa del moviment d'un gran nombre d'electrons entre el font i desguàs. En l'estat en què la porta flotant té electrons (les dades són 0), els electrons conduïts al canal es reduiran. Com que la tensió aplicada a l'elèctrode de la porta és absorbida pels electrons de la porta flotant, és difícil afectar el canal.