多电平快闪存储器.ppt

多电平快闪存储器 一、快闪存储器的发展 按其技术背景 的不同可分为 Flash EPROM (EPROM-based Flash memory) Flash EEPROM (EEPROM-based Flash memory) 编程：沟道热电子注入 擦除：FN 隧穿效应 编程：FN 隧穿效应 擦除：FN 隧穿效应 新型的快闪 存储器技术 新型单元结构方面：高耦合系数结构、 High Injection MOS、 分离栅结构、 p 沟Flash、 多电平单元、 3-D 结构、SIBE Flash 新型阵列结构方面：NAND、NOR、AND 、DINOR 和DuSNOR 新型编程机制方面：BBHE 、DDHBHE 和BBISHE （1）、 什么是SLC？什么是MLC？ SLC（Single Level Cell） MLC （Multi Level Cell） 名称 单电平单元 多电平单元 使用 三星、海力士、美光、东芝 东芝、三星 原理/特点 特点是在浮置栅极与源极之中的氧化层薄膜更薄，在写入数据时通过对浮置栅极的电荷加电压，然后透过源极，即可将所储存的电荷消除，通过这样的方式，便可储存1 个信息单元。 将两个单位的信息存入一个Floating Gate，然后利用不同电位（Level）的电荷，通过内存中储存的电压控制精准读写。MLC 通过使用大量的电压等级，每一个单元储存两位或更多的数据，数据密度比较大。 优、缺点 提供快速的程序编程与读取； 受限于Silicon efficiency的问题，必须要由更先进的工艺流程，才能缩小SLC 单元尺寸。 优点：生产成本低，容量大， 架构的储存密度更高； 缺点：使用寿命较短， 存取速度慢， MLC 能耗比SLC 高。 1、多电平（Multi-Level)单元技术 MLC 快闪存储器的基本操作 以2 位每单元为例分别介绍MLC 的编程、读出及擦除操作 MLC 的编程操作 在编程操作过程中，必须通过将存在于每个快闪存储单 元中的模拟电压划分为多个Vt 电平，来精确的把电荷放到浮栅上，每个Vt 电平是由浮栅上的电子数量控制的。沟道热电子（CHE）注入控制这个电荷布局控制。如表2 所示标准、2 位每单元和3 位每单元Vt 布局。在编程过程中，每个单元的直接接地、位线和字线的连接方式可以精确的进行电荷配置。单元的控制栅通过一条直接的字线和行译码电路连接到内部产生的电源上。漏极通过一条直接的位线连接和列译码电路被加上一个固定电压，而源极则被直接接地。 ∧ 2. MLC 的读操作 在读操作过程中，电荷检测是关键。读速度可与单电平存储器相比拟。数据读操作根据三个读参考单元的阈值电压来检测存储单元落在四个电平中的哪一级。参考单元所处的偏置条件使其导通电流与它的特定的Vt 值成比例。 3.3 MLC 的擦除操作 擦除操作是通过在隧道氧化层上加一个很高的电场，利用F-N 隧穿效应来实现的，擦除操作使被选中的存储块中的所有存储单元的电平都变为第0 级（数据“11”）。在擦除过程中，通过适当的存储块源开关把一个正电压加到一个存储块中的所有源极连线上。控制栅被连接到一个负电压，而要擦除的存储块的漏极都浮空。当单元处于这种偏置时，先前被存储在浮栅上的电子现在就被源区吸引了。电子穿过氧化层的隧穿过程产生了预期的效果，即降低了要擦除单元的Vt 值。 快闪存储器的可靠性 在采用浮栅技术的EPROM和EEPROM中，数据保持特性和不退化的写/擦周期次数（耐久性）是最关键的可靠性问题。下面简要介绍耐久性失效的模式 1.固定位 一个数据不能改变其状态，并总保持逻辑状态为高或低，这可能由电荷俘获或氧化层断裂造成。 2.数据保持型的退化 数据保持型的退化意味着浮栅上电荷的损失，这是由于绝缘氧化层中的俘获电荷或缺陷引起的。 3.读时间退化 累积的俘获电荷或逐渐的电荷损失减少了读单元电流，是的读取时间逐渐增加。 4.串扰 两条信号线之间的耦合、信号线之间的互感和互容引起线上的噪声。容性耦合引发耦合电流，而感性耦合引发耦合电压。在对一个存储字单元进行读、擦除或编程时，可能产生串扰，造成另一个存储字单元发生不希望的变化。 过擦除：如果擦除脉冲没有被精确定时，那么只要擦除电压一直加在存储 单元上，