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nand flash原理

NAND Flash是一種非易失性存儲設備,其存儲原理基於浮柵電晶體。以下是NAND Flash的相關介紹:

存儲單元。NAND Flash的存儲單元是三端器件,類似於場效應管,包括源極、漏極和柵極,其中柵極與矽襯底之間有二氧化矽絕緣層,用於保護浮置柵極中的電荷,這種結構使得存儲單元具有電荷保持能力,類似於瓶子中的水,直到再次充電或放電。

寫入和擦除原理。NAND Flash的寫操作(編程)和擦除操作基於隧道效應,即電流穿過浮置柵極與矽基層之間的絕緣層,對浮置柵極進行充電(寫數據)或放電(擦除數據)。具體來說,寫入新數據前必須先將原數據擦除,這是通過Fowler-Nordheim隧道效應實現的。

數據表示。在NAND Flash中,向浮置柵極中注入電荷表示寫入『0』,沒有注入電荷表示『1』。這意味著對Flash清除數據實際上是寫入『1』,這與硬碟存儲正好相反。

讀取原理。NAND Flash的讀取操作通過測量閾值電壓來實現,這與常規MOSFET類似。閾值電壓取決於存儲在浮置柵極中的電荷量,通過將閾值電壓與固定電壓電平進行比較來識別存儲的信息。

此外,NAND Flash的使用壽命有限,因為每次讀寫擦除都會對器件造成損耗。為了提高容量並降低成本,NAND Flash從單層單元(SLC)發展到多層單元(MLC、TLC、QLC),不過相應的擦寫次數遞減。