БАГАТОРІВНЕВІ ОСЕРЕДКИ ПАМ'ЯТІ

Розглянута вище стандартна осередок флеш-пам'яті має дворівневу логічну організацію (рис. 8.10, я), при якій:

  • • осередку, що знаходиться в стані логічної одиниці , відповідає заряд (кількість електронів) плаваючого затвора з низьким рівнем 1;
  • • осередку, що знаходиться в стані логічного нуля , відповідає більш високий рівень заряду (рівень 0).

Дворівнева (а) і чотирирівнева (б) осередки

Мал. 8.10. Дворівнева (а) і чотирирівнева ( б) осередки

Багаторівнева осередок (Multi Level Cell - MLC) здатна розрізняти більше двох рівнів заряду, який вводиться в плаваючий затвор в процесі програмування, і тому має більше число станів. Кожне стан кодується відповідної комбінацією біт. Обсяг пам'яті осередку визначається розрядністю коду. У наведеній на рис. 8.10,6 осередку використовується 4 рівня заряду, яким відповідають 4 стану, описувані 2-розрядних кодом 00, 01, 10, 11. Тому обсяг пам'яті осередку становить 2 біта. В режимі зчитування даних вимірюється напруга, відповідне середньому рівню заряду конкретного осередку, і по його значенню виявляється її стан. Таким чином, при зчитуванні можна визначити записану в пам'ять послідовність біт.

Основними достоїнствами MLC-мікросхем є:

  • • більш низьке співвідношення вартість / обсяг пам'яті (Мбайт);
  • • при рівних розмірах мікросхем і однаковому техпроцессе стандартної і MLC-пам'яті остання здатна зберігати більший

об'єм інформації. Тому на основі MLC створюються мікросхеми більшого, ніж на основі однобітних осередків, обсягу пам'яті.

До недоліків MLC-пам'яті слід віднести:

  • • підвищена кількість помилок, усунення яких вимагає додаткових коштів;
  • • додаткові витрати на специфічні схеми читання / запису багаторівневих осередків;
  • • порівняно низькі швидкісні характеристики пам'яті.

В області MLC-пам'яті особливих успіхів домоглася корпорація Intel зі своєю розробкою StrataFlash і AMD з MirrorBit.

Структурна організація флеш-пам'яті. Розглянемо найбільш поширені в даний час типові структури мікросхем флеш-пам'яті.

Структура NOR (NOT OR - ІЛ І-НЕ). Така структура утворюється при підключенні керуючого затвора кожної ячейкі- транзистора до ліній слів (Word Line), стоку до ліній бітів (Bit Line), а витоку до спільної точки (рис. 8.11, а). Для неї характерно паралельне підключення всіх осередків до лінії біт. При подачі позитивного напруги на керуючий затвор хоча б одного з транзисторів, приєднаних до лінії бітів, вона переходить в стан О, що відповідає виконанню логічної операції АБО-НЕ. Вибір осередків в режимі читання здійснюється за допомогою лінії слів.

Структури типу NOR (а) і типу NAND (б)

Мал. 8.11. Структури типу NOR (а) і типу NAND ( б )

Основні особливості пам'яті зі структурою NOR:

  • • має паралельний інтерфейс;
  • • здійснює швидкий довільний доступ, можливість побайтно запису;
  • • забезпечує відносно повільну запис і стирання;
  • • має найбільший розмір осередку, а тому погано масштабується;
  • • працює на двох різних напругах;
  • • використовується для зберігання коду програм (PC BIOS, стільникові телефони), служить ідеальною заміною EEPROM;
  • • програмується за способом інжекції "гарячих" електронів;
  • • для стирання використовується спосіб тунелювання.

Основними виробниками мікросхем NOR-пам'яті є AMD, Intel, Sharp, Micron, Ti, Toshiba, Fujitsu, Mitsubishi, SGS-Thomson, STMicroelectronics, SST, Samsung, Winbond, Macronix, NEC, UMC.

Структура NAND (NOT AND - І-HE). У мікросхемах з такою структурою замість окремих осередків до ліній підключаються складені з них послідовні ланцюжки. Як показано на рис. 8.11, б, ланцюжки за допомогою двох транзисторів підключаються до лінії біт і спільної точки. Кожна послідовна ланцюжок виконує логічну операцію І-НЕ, при якій бітова лінія переходить в стан 0, якщо всі транзистори, підключені до неї, проводять струм. Ланцюжки утворюють групи (по 16 осередків), які об'єднуються в сторінки, а сторінки - в блоки. При такій структурі масиву пам'яті звернення до окремих осередків неможливо. Програмування виконується одночасно тільки в межах однієї сторінки, а при стирання звернення відбувається до блокам або до груп блоків.

Основні особливості пам'яті зі структурою NAN D:

  • • послідовний інтерфейс;
  • • швидка запис і стирання;
  • • невеликий розмір блоку. Більш компактна упаковка досягається завдяки гірляндного принципом приєднання осередків;
  • • відносно повільний довільний доступ, неможливість побайтно запису;
  • • для програмування і стирання використовується спосіб тунелювання. Оскільки туннелирование здійснюється через всю площу каналу осередки, щільність заряду на одиницю площі для NAND-пам'яті нижче, ніж для інших типів, тому вона має більше число циклів програмування / стирання. Використання тунелювання як для програмування, так і для стирання значно зменшує енергоспоживання мікросхеми. Основними виробниками мікросхем NAN D-пам'яті вважаються Toshiba, AMD / Fujitsu, Samsung, National.

Відзначимо, що крім розглянутих структур застосовуються комбіновані структури, наприклад AND, DiNOR і ін.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >