नंद फ्लैश की आंतरिक संरचना

1965 में, डबल्यू ट्यूब का आविष्कार डब्ल्यू. शॉक्ले, डब्ल्यू. ब्रेटन और जे. बार्डीन द्वारा किया गया था, इंटेल के सह-संस्थापक गॉर्डन मूर ने इस तरह के एक नियम की खोज की: जब कीमत अपरिवर्तित रहती है, तो ऊर्जा की मात्रा जो हो सकती है एक एकीकृत सर्किट पर समायोजित ट्रांजिस्टर की संख्या हर साल लगभग दोगुनी हो जाएगी, और प्रदर्शन भी दोगुना हो जाएगा। वास्तव में, एक एकीकृत सर्किट पर ट्रांजिस्टर की संख्या अगले कुछ वर्षों में लगभग हर 18 महीने में दोगुनी हो जाएगी। उदाहरण के लिए, पेंटियम 1.3 और पेंटियम 4 के बीच 18 महीनों में, प्रति यूनिट क्षेत्र में ट्रांजिस्टर की संख्या 28 मिलियन से बढ़कर 55 मिलियन हो गई।

आज, एक मानक डेस्कटॉप पीसी के प्रोसेसर की ऑपरेटिंग आवृत्ति की गणना गीगाहर्ट्ज़ में की जाती है, और क्षमता की जानकारी जो मेमोरी स्टोर कर सकती है, उसकी गणना टेराबाइट्स (टीबी) में की जाती है। प्रति यूनिट क्षेत्र में ट्रांजिस्टर की संख्या में यह वृद्धि मेमोरी द्वारा उदाहरण है, जो इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम में एक प्रमुख घटक भी होता है।

सेमीकंडक्टर मेमोरी को दो मुख्य भागों में विभाजित किया जा सकता है: RAM (रैंडम एक्सेस मेमोरीज़) और ROM (रीड ओनली मेमोरीज़): पावर बंद होने के बाद RAM गायब हो जाएगी, जबकि ROM इसे रखेगा। एक अन्य प्रकार की मेमोरी, NVM (Non-Volatile Memories), उपरोक्त दो प्रकारों के बीच है। इसकी सामग्री को संशोधित किया जा सकता है, और बिजली की विफलता के बाद डेटा खो नहीं जाएगा। यह शुद्ध ROM की तुलना में अधिक लचीला है, क्योंकि ROM की सामग्री निर्माता द्वारा लिखी जाती है और इसे ग्राहक द्वारा संशोधित नहीं किया जा सकता है।

गैर-वाष्पशील यादों का इतिहास 1970 के दशक में शुरू हुआ, और पहला NVM EPROM (इरेज़ेबल प्रोग्रामेबल रीड ओनली मेमोरी) था, तब से 1990 के दशक तक, NVM धीरे-धीरे सेमीकंडक्टर परिवार के सबसे महत्वपूर्ण सदस्यों में से एक बन गया है, और अधिक ध्यान परिणामी आर्थिक लाभों से अधिक एनवीएम की प्रगति को बढ़ावा देने के लिए नई प्रौद्योगिकियों के विकास के लिए भुगतान किया गया है।

1990 के दशक से, सेमीकंडक्टर मेमोरी ने मोबाइल फोन, हैंडहेल्ड कंप्यूटर और वीडियो कैमरा जैसे डिजिटल टर्मिनल उत्पादों में प्रवेश किया है, यह बाजार आज तक तेजी से विकास की स्थिति में है।

सबसे लोकप्रिय फ्लैश मेमोरी स्टोरेज विधि फ्लोटिंग गेट (एफजी) नामक तकनीक पर आधारित है। आप निम्नलिखित क्रॉस-अनुभागीय आरेख का उल्लेख कर सकते हैं। एक एमओएस ट्यूब दो अतिव्यापी फाटकों से बना है: पहला पूरी तरह से ऑक्साइड से घिरा हुआ है; जबकि दूसरा बाहर से जुड़ा है। यह सिंगल डोर एक इलेक्ट्रॉनिक आइसोलेशन बेल्ट बनाने के बराबर है, जो यह सुनिश्चित करता है कि इसमें मौजूद इलेक्ट्रान (डेटा) को कई सालों तक बरकरार रखा जा सके। इस अलग-थलग हिस्से को चार्ज करने और डिस्चार्ज करने की प्रक्रिया को प्रोग्राम और इरेज़ कहा जाता है। चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के कारण, पृथक भाग के अंदर संभावित Vth बदल जाएगा; यह एक विशिष्ट एमओएस ट्यूब का कार्य सिद्धांत है। जब हम एक मेमोरी सेल में वोल्टेज लागू करते हैं, तो हम दो मामलों में अंतर कर सकते हैं: जब हम जो वोल्टेज लागू करते हैं वह Vth से अधिक होता है, इसे "1" के रूप में पहचाना जाता है, अन्यथा इसे "0" के रूप में पहचाना जाता है।

नंद मेमोरी सेल संरचना

सरणी

मेमोरी की स्टोरेज यूनिट्स को मैट्रिक्स के रूप में व्यवस्थित किया जाता है, क्योंकि यह संगठन मेमोरी के कब्जे वाले स्थान को प्रभावी ढंग से कम कर सकता है। मैं मेमोरी सेल के संगठन को देखकर NAND और NOR Flash के बीच अंतर बता सकता हूं। हम अब NAND का परिचय देते हैं, क्योंकि NAND वर्तमान में सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली मेमोरी है।

NAND आर्किटेक्चर में, मेमोरी सेल हर 32 या 64 में श्रृंखला में व्यवस्थित होते हैं जैसा कि चित्र 2.2 में दिखाया गया है। चयन के लिए दो ट्रांजिस्टर (इस ट्रांजिस्टर के दो बाहरी पिन डीएसएल/एमडीएल [बीएल से जुड़े] या एसएसएल/एमएसएल [एसएल से जुड़े]) मेमोरी सेल (32 या 64) के प्रत्येक स्ट्रिंग के दोनों सिरों पर रखे जाते हैं ताकि यह सुनिश्चित हो सके। स्रोत लाइन (एमएसएल के माध्यम से) और बिटलाइन (एमडीएल के माध्यम से) से कनेक्शन। प्रत्येक NAND मेमोरी सेल स्ट्रिंग में एक बिटलाइन होती है जिसका उपयोग अन्य स्ट्रिंग्स से कनेक्ट करने के लिए किया जाता है। वर्डलाइन (WL) को जोड़ने के लिए कंट्रोल गेट का उपयोग किया जाता है।

लॉजिकल पेज एक ही वर्डलाइन द्वारा नियंत्रित स्टोरेज यूनिट द्वारा नियंत्रित भाग होते हैं। प्रत्येक शब्द रेखा द्वारा नियंत्रित पृष्ठों की संख्या भंडारण इकाई की क्षमता से संबंधित होती है। भंडारण इकाई के भंडारण स्तर के आधार पर, फ्लैश मेमोरी को विभिन्न श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: एसएलसी (एक भंडारण इकाई 1 बिट), एमएलएस (एक भंडारण इकाई 2 बिट), 8 एलसी (एक भंडारण इकाई 3 बिट), 16 एलसी (एक भंडारण इकाई 4 बिट) .

यदि हम SLC के इंटरलीविंग केस पर विचार करें, तो विषम और सम संख्याएँ क्रमशः अलग-अलग पृष्ठ बनाती हैं। एक उदाहरण है: 4KB (4096 * 8=32768 बिट्स) के पृष्ठ आकार वाली SLC वर्डलाइन में 65536 मेमोरी लोकेशन हैं।

बेशक, अगर यह एमएलसी है, तो 4 पृष्ठ हैं, और प्रत्येक मेमोरी सेल श्रृंखला में एक एलएसबी (कम से कम महत्वपूर्ण बिट) और एक एमएसबी (सबसे महत्वपूर्ण बिट) है। इसलिए वहाँ हैं:

- सम बिटलाइन के MSB और LSB पृष्ठ

- विषम बिटलाइन के MSB और LSB पृष्ठ

एक ही वर्डलाइन के सभी NAND मेमोरी सेल स्ट्रिंग्स को मिटाते समय एक साथ मिटा दिया जाता है, इस प्रकार एक ब्लॉक (blcok) बनता है, यदि 2.2 में दो ब्लॉक दिखाए जाते हैं, तो एक ही बस का उपयोग किया जाता है, एक ब्लॉक WL से बना होता है0<63:0>और दूसरा है WL1<63:0>.

नंद फ्लैश की मेमोरी सेल संरचना एक मैट्रिक्स है। NAND को पढ़ते, लिखते और मिटाते समय अतिरिक्त सर्किट की आवश्यकता होती है। चूंकि नंद के प्रत्येक डाई को पैक किया जाना चाहिए, इसलिए डिजाइन चरण में एक उपयुक्त सेट किया जाता है। आसपास के इलेक्ट्रॉनिक्स का आकार और निर्माण करना महत्वपूर्ण है। उदाहरण के लिए, नंद फ्लैश के प्रत्येक डाई की पदानुक्रमित संरचना इस प्रकार है।

चित्र 2.3 पदानुक्रम का एक उदाहरण दिखाता है। भंडारण सरणी को कई विमानों के रूप में स्थापित किया जा सकता है (चित्र 2.3 में दो विमान), क्षैतिज दिशा में वर्डलाइन और ऊर्ध्वाधर दिशा में बिटलाइन के साथ चिह्नित।

रो डिकोडर दो विमानों के बीच स्थित होता है। सर्किट के कार्यों में से एक सामान्य संचालन सुनिश्चित करने के लिए चयनित नंद स्ट्रिंग्स की वर्डलाइन को ठीक से पूर्वाग्रह करना है। सभी बिटलाइन्स को सेंस एम्पलीफायरों (Sense Amp) से जोड़ा जाना चाहिए। प्रत्येक सेंस एम्पलीफायर में एक या अधिक बिटलाइन हो सकती हैं, जिन्हें हम इस खंड में बाद में विस्तार से पेश करेंगे। सेंस एम्पलीफायर का उद्देश्य मेमोरी सेल में करंट को डिजिटल मात्रा में बदलना है। परिधीय क्षेत्र में, स्मृति कोशिकाओं को चार्ज करने के लिए आवश्यक कुछ उपकरण हैं, साथ ही वोल्टेज प्रबंधन उपकरण, तर्क सर्किट और अन्य उपकरण भी हैं। PAD का उपयोग बाहरी उपकरणों के साथ संचार करने के लिए किया जाता है।