16、内存技术：从闪存到新型非易失性固态内存

内存技术：从闪存到新型非易失性固态内存

1. 闪存概述

闪存是一种半导体内存，在20世纪80年代中期首次推出，在成本和功能上介于EPROM和EEPROM之间。它采用电擦除技术，整个闪存可在几秒内擦除，比EPROM快很多，还能按块擦除而非擦除整个芯片。闪存得名于其微芯片的组织方式，能一次性擦除一部分存储单元。不过，闪存不能按字节擦除，且和EPROM一样，每位仅用一个晶体管，因此能达到与EPROM相当的高密度。

1.1 闪存操作原理

闪存的基本操作原理可通过与晶体管对比来理解。晶体管利用半导体特性，通过在栅极施加小电压控制源极和漏极之间的大电流流动。而闪存单元在晶体管基础上增加了一个由薄氧化层绝缘的浮动栅极。初始时，浮动栅极不影响晶体管工作，此时单元代表二进制1。在氧化层两端施加高电压，电子会隧穿并被困在浮动栅极上，即使断电也会保留，此时单元代表二进制0。可通过外部电路检测晶体管是否工作来读取单元状态，施加反向高电压可使电子从浮动栅极移除，单元回到二进制1状态。

1.2 闪存特性

闪存的一个重要特性是它属于持久性内存，即断电时仍能保留数据。这使其适用于二级（外部）存储，也可作为计算机中随机存取存储器的替代方案。

1.3 闪存类型

闪存主要有NOR和NAND两种类型，其特点如下表所示：
| 类型 | 基本访问单位 | 连接方式 | 功能特点 | 适用场景 |
| — | — | — | — | — |
| NOR闪存 | 位（存储单元） | 存储单元与位线并联 | 可高速随机访问，能对特定位置读写数据，可引用和检索单个字节 | 嵌入式系统内部内存，适用于程序代码量较