Wie funktionieren NAND-Flash-Speicherschreibvorgänge?

Unten ist ein Bild meines Verständnisses des NAND-Flash-Speicherbetriebs.

NAND-Flash funktioniert, indem zuerst alle Zellen in einem einzelnen Block gelöscht (im Wesentlichen auf „1“ gesetzt) ​​und dann selektiv Nullen geschrieben werden. Meine Frage ist: Da die Wortleitung von allen Zellen auf einer einzigen Seite gemeinsam genutzt wird, wie programmiert der NAND-Controller eine 0 in bestimmte Zellen auf einer Seite?

Beim NOR-Flash ist leicht zu erkennen, dass eine bestimmte Zelle durch Injektion heißer Elektronen (Anlegen einer Hochspannung an eine Zelle) programmiert werden kann. Bei NAND ist dies jedoch nicht möglich, da NAND-Zellen in Reihe geschaltet sind und es nicht möglich ist, Hochspannung an bestimmte Zellen anzulegen. Was also in NAND gemacht wird, ist Quantentunneln, bei dem die Wortleitung eine hohe Spannung erhält, um eine 0 zu schreiben. Was mir nicht klar ist, ist, wie diese Spannung selektiv gemacht werden kann (mit anderen Worten, da die Wortleitungen zwischen Zellen in a geteilt werden Seite, die Hochspannung zum Programmieren eines einzelnen Bits auf 0 sollte nicht auch die anderen Bits in einer Seite auf 0 setzen).

NAND-Speicher-Array-Organisation

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Das folgende Bild ist die detailliertere Version Ihrer NAND-FLash-Speicher-Array-Organisation in der Frage. Das NAND-Flash-Speicherarray ist in Blöcke unterteilt , die wiederum in Seiten unterteilt sind . Eine Seite ist die kleinste Granularität von Daten, die vom externen Controller adressiert werden kann .

Ein NAND-Flash-Speicherarray - Abbildung 2.2 aus der unten verlinkten Masterarbeit

Das obige Bild ist Abbildung 2.2 „Ein NAND-Flash-Speicherarray“ von: Vidyabhushan Mohan . Modellierung der physikalischen Eigenschaften von NAND-Flash-Speicher . Masterarbeit. Universität von Virginia, Charlottesville. Mai 2010.

Um eine Programmieroperation durchzuführen , mit anderen Worten " 0 " in die gewünschten Zellen zu schreiben, muss die externe Speichersteuerung die physikalische Adresse der zu programmierenden Seite bestimmen. Für jede Schreiboperation muss eine freie gültige Seite ausgewählt werden, da NAND-Flash keine In-Place-Aktualisierungsoperation zulässt. Der Controller übermittelt dann den Programmierbefehl , die zu programmierenden Daten und die physikalische Adresse der Seite an den Chip.

Wenn eine Anforderung für eine Programmieroperation von der Steuerung eintrifft, wird eine Zeile des Speicherarrays ( entsprechend der angeforderten Seite ) ausgewählt und die Zwischenspeicher im Seitenpuffer werden mit den zu schreibenden Daten geladen. Das SST wird dann eingeschaltet, während das GST durch die Steuereinheit ausgeschaltet wird. Damit FN-Tunnelung auftritt, ist ein hohes elektrisches Feld über dem schwebenden Gate und dem Substrat erforderlich. Dieses hohe elektrische Feld wird erreicht, indem das Steuergate der ausgewählten Reihe auf eine hohe Spannung Vpgm gesetzt wird und die Bitleitungen, die logisch "0" entsprechen, auf Masse vorgespannt werden.

Dies erzeugt eine hohe Potentialdifferenz zwischen dem schwebenden Gate und dem Substrat, was bewirkt, dass Elektronen vom Substrat auf das schwebende Gate tunneln. Für die „ 1 “-Programmierung (die im Grunde Nicht-Programmierung ist) sollte die Speicherzelle im selben Zustand bleiben wie vor dem Programmiervorgang. Während verschiedene Techniken verwendet werden, um das Tunneln von Elektronen für solche Zellen zu verhindern, nehmen wir den selbstverstärkten Programmiersperrbetrieb an.

Diese Technik stellt die notwendige Programmiersperrspannung bereit, indem die Bitleitungen, die der logischen „1“ entsprechen, auf Vcc getrieben werden und SSL eingeschaltet und GSL ausgeschaltet wird . Wenn die Wortleitung der ausgewählten Zeile auf Vpgm ansteigt , werden die Serienkapazität durch das Steuergate, das Floating-Gate, den Kanal und die Masse gekoppelt, wodurch das Kanalpotential automatisch verstärkt und ein FN-Tunneln verhindert wird.

Diese Informationen wurden hier entnommen und zusammengefasst , und weitere Einzelheiten zur Programmierung von NAND-Flash-Speichern können ebenfalls aus dieser Quelle entnommen werden.

Danke für die Zusammenfassung der These, auf die Sie hingewiesen haben. Könnten Sie etwas einfacher erklären, wie die Zellen, die auf "1" belassen werden sollen, nicht vom Tunneln auf der gemeinsam genutzten Wortleitung betroffen sind? Nach dem, was ich in dem von Ihnen geposteten Auszug verstanden habe, wird all den Bits, die dieselbe gemeinsame Wortleitung haben, auch den entsprechenden Bits dieselbe Spannung zugewiesen. Aus diesem Grund ist das elektrische Feld über dem schwebenden Gate für solche Transistoren niedrig genug, dass ihr Wert auf "1" gehalten wird. Warum ist GSL ausgeschaltet, wie hilft GSL?
Einfach ausgedrückt bewirkt das Vorhandensein oder Fehlen von Ladungen innerhalb der FGT eine Verschiebung des Vthreshold der FGT, die verwendet wird, um eine logische „1“ von einer logischen „0“ zu unterscheiden. Eine einzelne FGT wird nie alleine programmiert. Es wird jeweils nur eine Gruppe von FGTs programmiert; diese Gruppe von FGTs entspricht in diesem Fall einer Seite, und dies erklärt, warum NAND blockadressiert statt bitadressiert ist. Hoffe das ist klar.
Sie sagen "durch Einschalten des SSL", aber es gibt nichts auf dem Schema namens SSL. Außerdem ist Ihr "hier für weitere Details" ein toter Link.
@Steev - Danke, dass du hervorgehoben hast, dass die ursprünglichen Links tot waren. Ich habe einen funktionierenden Link zu der These gefunden, die als Grundlage für diese Antwort verwendet wurde, und die obigen Links aktualisiert. Siehe hier für die Seite des Verfassers der Abschlussarbeit, die diese Abschlussarbeit enthält.
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