第五章 NAND闪存—闪存的基本原理

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#嵌入式硬件

于 2025-03-16 15:38:26 首次发布

5.1.1 闪存的存储单元

        基本存储单元——类NMOS浮栅晶体管，在源级和漏极之间电流单向传导的半导体上形成存储电子的浮栅。

        用浮栅里面有无电子，表示0/1。一般，0代表有电子，有数据；1代表无电子，无数据；

        写是在控制极施加一个大电压，让电子通过隧道氧化层，进入浮栅极；

        擦是在衬底加正电压，把电子从浮栅极吸出来。

为什么闪存可以存储数据？

        因为闪存的存储结构决定，因为浮栅极里面的电子被上下两个绝缘层

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FLASH 存储器又称闪存，它结合了ROM和RAM的长处，不仅具备电子可擦除可编程（EEPROM）的性能，还不会断电丢失数据同时可以快速读取数据（NVRAM 的优势），U盘和MP3里用的就是这种存储器。在过去的20年里，嵌入式系统一直使用ROM（EPROM）作为它们的存储设备，然而近年来Flash全面代替了ROM（EPROM）在嵌入式系统中的地位，用作存储Bootloader以及操作系统或者程序代码或者直接当硬盘使用（U盘）。
[深入理解SSD 为SSD编程] 页、块和闪存转换层
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写入操作继续而映射元数据随之更新，当日志块#1000完全填满，将其和对应为相同的逻辑块的数据块（本例中是#3000）合并。既然这个日志块包含的数据是一整个逻辑块的数据，那么将其和数据块合并到新的空块中是没有意义的，因为保存合并结果的空块中的数据就是日志块中的数据。当数据改变后，这页的内容被拷贝到一个内部寄存器，此时数据更新而新版本的数据存储在一个“空闲”的页中，这被称为“读-改-写”操作。因此，写入大小至少是NAND闪存块大小的数据片将会更加效率，因为对于FTL来说，更新映射及其元数据的开支是最小化的。
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浮栅(Floating Gate, FG)晶体管 通过构建强电场使电子通过隧道氧化层发生移动： 写操作在控制极加强电压，使电子进入浮栅；擦除操作在衬底加强电压，将电子吸出浮栅。写入和擦除会导致隧道氧化层的隔绝能力变差，导致磨损，通常用擦写次数(Progame & Erase Cycle,PEC)来表示闪存寿命。电荷捕获(Charge Trag, CT) 相较于FG，CT把晶体管中的 浮栅材料(导体) 更换为 高电荷捕获密度的(绝缘)材料，使置于其中的电子不容易移动，相较FG产生了更多优势：在读写操作上FG
闪存的基础知识2-Vt的编码
whm128的博客
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本节主要介绍闪存的一些编码规则1.定义：若任意两个物理状态相邻(状态距离为1)，则这两个物理状态的编码在二进制上只允许有1个bit的变化(码距为1)。QLC和PLC能够构造的格雷码更多，那么我们究竟应该选哪个编码使用呢？这就牵涉到每一个页的读取速度平衡问题：TLC上需要平衡低位页(LP)，中位页(Middle Page, MP)，高位页(UP)的读取速度，以达成在系统端的性能优化。
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在读闪存页面时，为了保证其他浮栅极晶体管导通，需要在其他字线上加上一个VPASS电压，这些字线上的晶体管会受到轻微的编程，长时间有可能在量变到质变的过程中导致位翻转，由1变成0。读干扰“损人”，影响的是非读取闪存页。比如，存储单元B的已经处于不需要编程或者编程ok的状态，对应位线上的电压为2V，但由于需要对存储单元A进行编程，在字线上加了19V的电压，于是在存储单元B的控制极和衬底之间也会形成一个较大的电势差，会被注入额外的电子。写干扰，“不利己”，影响编程页不希望编程的存储单元。浮栅极的电子会在。
第五章 NAND闪存—闪存可靠性问题解决方案
cguj7的博客
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由于闪存存在不可靠因素，因此在系统层面的SSD软硬件上需要采取一些手段来解决闪存的不可靠问题。
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