Nand Flash學習筆記1-Read的介紹

下面介紹下Flash讀操作。

Read:



     直接測量被選中的Cell Vth不好實現。由於Flash Cell輸出電流和控制極電壓、導通電壓Vth相關,類似MOS管的輸出特性,所以可以通過測量電流來確定Cell的Vth。

     以上圖SLC模式爲例,擦除後的存儲單元Vth小於0V,編程後Vth大於0V。在沒有被選中的存儲單元控制極上增加電壓VPASSR,然後在選中的Cell控制極增加電壓VREAD=0V,如果在位線上能檢測到電流,那麼說明選中Cell導通了,處於擦除狀態”1“,反之Cell沒有導通,處於狀態”0“。


        由於Flash架構原因,當需要檢測一個Cell的Vth,那麼需要把同一位線上其它Cell導通。在它們控制極上偏置電壓VPASSR(需要大於所有Cell的Vth,保證每個Cell都導通)。這些Cell導通後存在電阻,會對串電流有輕微的影響。



        上圖表示選中Cell的電流-電壓特性,可以分爲三個階段。

            階段A:選中的Cell沒有導通。

            階段B:選中的Cell導電性逐漸增加

            階段C:選中的Cell完全導通,其它未選中的Cell將電流限制在ISSAT.


        RON爲單個Cell串聯的電阻值,VBL爲Bitline上的電壓。RON也和Vth有關,Vth越大,RON越大。如果每個Cell都編程到了最高Vth,那麼ISSAT的值就和上圖的虛線所示,可以看到影響還是挺大的。從圖上可以看到RON在階段B的影響比較小,所以靠近點O來檢測電流會更好。


Read Disturb:


        世界上只有兩種FTL工程師,一種是遇到了Read Disturb問題的工程師,還有一種是將要遇到Read Disturb問題的工程師。

        當讀取一個Cell時,同一根線上的其他Cell都需要處於導通狀態,所以需要在它們控制極上增加電壓VPASS,相當於輕微的編程操作。當重複進行操作的時候,VPASS也會導致那些未選中的Cell電荷增加,Vth往正向移動,嚴重的話可能會導致讀出錯。

        P/E Cycles多的時候,Read Dsiturb作用的更加明顯。

        Read Disturb並不會破壞Cell,重新擦除塊和編程就會恢復正常的。


讀電壓動態調節:



        上圖是MLC Flash Cell的Vth分佈。“11”爲擦除後的狀態。Flash編程使用一種增量步進的編程方法,每次編程後都會校驗一下,直到Cell Vth分佈到了指定的位置。上面的Flash就有3個編程校驗電壓,VFY0、VFY1、VFY2。

爲了讀出Cell中的信息,會用到3組讀電壓VREAD0、VREAD1、VREAD2。讀電壓一般在兩個相鄰狀態分佈的中間位置。這樣的話採樣的窗口是最大的。



        不過Cell Vth對溫度很敏感,溫度提高,Vth降低,反之,Vth提高。會導致讀窗口縮小,比如說,在上面的MLC Flash中,高溫情況下Vth降低,導致VREAD1更靠近“00”。

        Vth變化和溫度的關係大概爲-1.5mV/℃。在-40℃到90℃變化過程中,Vth變化接近200mV,變化還是很大的。 所以讀電壓調壓器和校驗電壓調壓器需要隨着溫度變化進行改變,從而適應Vth的改變。



        

        祝大家國慶節和中秋節快樂咯。


        End.

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