Flash Introduction

FLASH閃存 的英文名稱是"Flash Memory",一般簡稱爲"Flash",它屬於內存器件的一種。 不過閃存的物理特性與常見的內存有根本性的差異: 目前各類 DDR SDRAM 或者 RDRAM 都屬於揮發性內存,只要停止電流供應內存中的數據便無法保持,因此每次電腦開機都需要把數據重新載入內存。

flash memory的簡要介紹

閃存則是一種不揮發性( Non-Volatile )內存,在沒有電流供應的條件下也能夠長久地保持數據,其存儲特性相當於硬盤,這項特性正是閃存得以成爲各類便攜型數字設備的存儲介質的基礎。

現在市場上兩種主要的非易失閃存技術:sNOR型閃存和NAND型閃存

flash memory的工作原理

[原理]

經典物理學認爲,物體越過勢壘,有一閾值能量;粒子能量小於此能量則不能越過,大於此能量則可以越過。例如騎自行車過小坡,先用力騎,如果坡很低,不蹬自行車也能靠慣性過去。如果坡很高,不蹬自行車,車到一半就停住,然後退回去。   

量子力學則認爲,即使粒子能量小於閾值能量,很多粒子衝向勢壘,一部分粒子反彈,還會有一些粒子能過去,好象有一個隧道,稱作量子隧道(quantum tunneling   

可見,宏觀上的確定性在微觀上往往就具有不確定性。雖然在通常的情況下,隧道效應並不影響經典的宏觀效應,因爲隧穿機率極小,但在某些特丁的條件下宏觀的隧道效應也會出現

[發現者]

  1957年,受僱於索尼公司的江崎玲於奈(Leo Esaki1940~)在改良高頻晶體管2T7的過程中發現,當增加PN結兩端的電壓時電流反而減少,江崎玲於奈將這種反常的負電阻現象解釋爲隧道效應。此後,江崎利用這一效應制成了隧道二極管(也稱江崎二極管)。1960年,美裔挪威籍科學家加埃沃(Ivan Giaever1929~)通過實驗證明了在超導體隧道結中存在單電子隧道效應。在此之前的1956年出現的庫珀對BCS理論被公認爲是對超導現象的完美解釋,單電子隧道效應無疑是對超導理論的一個重要補充。1962年,年僅20歲的英國劍橋大學實驗物理學研究生約瑟夫森(Brian David Josephson1940~)預言,當兩個超導體之間設置一個絕緣薄層構成SISSuperconductor-Insulator-Superconductor)時,電子可以穿過絕緣體從一個超導體到達另一個超導體。約瑟夫森的這一預言不久就爲P.W.安德森和J.M.羅厄耳的實驗觀測所證實——電子對通過兩塊超導金屬間的薄絕緣層(厚度約爲10埃)時發生了隧道效應,於是稱之爲約瑟夫森效應 宏觀量子隧道效應確立了微電子器件進一步微型化的極限,當微電子器件進一步微型化時必須要考慮上述的量子效應。例如,在製造半導體集成電路時,當電路的尺寸接近電子波長時,電子就通過隧道效應而穿透絕緣層,使器件無法正常工作。因此,宏觀量子隧道效應已成爲微電子學、光電子學中的重要理論。

[應用]

  閃存的存儲單元爲三端器件,與場效應管有相同的名稱:源極、漏極和柵極。柵極與硅襯底之間有二氧化硅絕緣層,用來保護浮置柵極中的電荷不會泄漏。採用這種結構,使得存儲單元具有了電荷保持能力,就像是裝進瓶子裏的水,當你倒入水後,水位就一直保持在那裏,直到你再次倒入或倒出,所以閃存具有記憶能力。 與場效應管一樣,閃存也是一種電壓控制型器件。NAND型閃存的擦和寫均是基於隧道效應,電流穿過浮置柵極與硅基層之間的絕緣層,對浮置柵極進行充電(寫數據)或放電(擦除數據)。而NOR型閃存擦除數據仍是基於隧道效應(電流從浮置柵極到硅基層),但在寫入數據時則是採用熱電子注入方式(電流從浮置柵極到源極)。場效應管工作原理場效應晶體管(Field Effect Transistor縮寫(FET))簡稱場效應管。一般的晶體管是由兩種極性的載流子,即多數載流子和反極性的少數載流子參與導電,因此稱爲雙極型晶體管,而FET僅是由多數載流子參與導電,它與雙極型相反,也稱爲單極型晶體管。它屬於電壓控制型半導體器件,具有輸入電阻高(108109Ω)、噪聲小、功耗低、動態範圍大、易於集成、沒有二次擊穿現象、安全工作區域寬等優點,現已成爲雙極型晶體管和功率晶體管的強大競爭者。

 

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