NAND FlashNANDNOR

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很多人只知道NAND Flash却不知道NOR Flash,知道NAND Flash却不知道“NAND”和“NOR”是什么意思,以及其底层机制。本文做了说明。由闪存前沿厂商@PMC官方微博 提供支持!更多内容可参考《大话存储2》修订版。这里不过多叙述NAND Flash基础原理和知识。

当需要读出某个Page时,Flash Controller控制Flash芯片将相应这个Page的字线,也就是串连(实际上属于并联)同一个Page中所有Cell上的CG的那根导线,电势置为0,也就是不加电压,其他所有Page的字线的电势则升高到一个值,也就是加一个电压,而这个值又不至于把FG里的电子吸出来,之所以抬高电势,是为了让其他Page所有的Cell的S和D处于导通状态,而没被加电压的Cell(CG上的电势为0V),也就是我们要读取的那些Cell,其S和D的通断,完全取决于其FG中是否存有电子。说白了,未被选中的所有Cell,均强制导通,被选中的Cell的FG里有电,那么串联这一串Cell的位线就会被导通,这是一种AND也就是与的关系;被选中Cell的FG里如果没电,那么其所处的Cell串的位线就不能导通(虽然串上的其他Cell均被强制导通),这也是AND的关系。也就是一串Cell,必须全导通,其位线才能导通,有一个不导通,整条位线就不通。这就是NAND Flash中的“AND”的意义。那“N”表示什么?N表示Not,也就是非,NAND就是“非与”的意思。为什么要加个非?很简单,导通反而表示0,因为只有FG中有电才导通,上文也说了,FG中有电反而表示0,所以这就是“非”的意义所在。

还有一类NOR Flash,NOR就是“非或”的意思,大家自然会想到,位线一定不是串联的,而是并联的,才能够产生“或”的逻辑。实际上,在NOR Flash里,同样的一串Cell,但是这串Cell中的每个Cell均引出独立的位线,然后并联接到一根总位线上,另外一点很重要的是,每个Cell的S和D之间虽然物理上是串连,但是电路上不再是串联,而是各自有各自的接地端,也就是每个Cell的S和D之间的通断不再取决于其他Cell里S和D的通断了,只取决于自己。以上两点共同组成了“或”的关系,同时每个Cell具有完全的独立性,此时只要通过控制对应的地线端,将未被选中的Cell地线全部断开,这样它们的S和D极之间永远无法导通(逻辑0状态),由于每个Cell的位线并联上联到总位线,总位线的信号只取决于选中的Cell的导通与否,对于被选中的Cell,NOT {(“地线接通”AND“FG是否有电”)OR “未被选中Cell的输出”} = “总位线的1/0值”,这就是NOR非与门的逻辑。

由于NOR Flash多了很多导线,包括独立地线(通过地址译码器与Cell的地线相连)和多余的上联位线,导致面积增大。其优点是Cell独立寻址,可以直接用地址线寻址,读取效率比NAND要高,所以可以直接当做RAM用,但是写入时由于擦除效率比NAND低,所以不利于写频繁的场景。

 

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