Использование транзисторов с плавающим затвором в элементах памяти

1.

2.

3.

Ячейка флэш-памяти устроена как МОП-транзистор с двумя затворами, один из которых
подключен к схемам управления, а второй – плавающий. Обычно на плавающем затворе
нет заряда, но если подать на управляющий затвор высокое напряжение, то напряженности
поля будет достаточно для того, чтобы какое-то количество заряда попало в плавающий
затвор, откуда ему потом некуда деться.
Чтение из флэш-памяти происходит
следующим образом: на сток транзистора
подается напряжение, после чего измеряется
ток через транзистор. Если ток есть, значит на
одном из двух затворов есть напряжение, если
тока нет – на обоих затворах ноль.

4.

Кэш-память обычно делается на основе статической памяти. Ячейка статической обязательно
содержит в себе положительную обратную связь, которая позволяет хранить информацию.
В КМОП-технологии ячейка статической памяти состоит из четырех транзисторов собственно
запоминающего элемента и одного и более транзисторов, обеспечивающих чтение и запись
информации. “Промышленный стандарт” – так называемая 6T-ячейка.
Шесть транзисторов – это очень много, особенно в
сравнении с DRAM или флэш-памятью, где для хранения
одного бита информации требуется два, а то и всего один
элемент. Тем не менее, скорость работы сделала свое дело.

5.

Главный недостаток статической памяти – большое количество элементов в каждой ячейке,
а также в большие габариты. Для того, чтобы преодолеть этот недостаток была придумана
динамическая память. Она позволила существенно увеличить количество памяти. Это стало
возможным благодаря постоянному прогрессу технологии производства, а именно
разнообразным улучшениям конструкции интегрального конденсатора. Если в самых первых
чипах использовалась просто МОП-емкость, крайне похожая по конструкции на транзистор,
в современных чипах DRAM конденсатор для экономии площади располагается не
горизонтально, а вертикально, под или над транзистором.

6.

3D NAND Flash позволяет разместить на кристалле в десятки, а то и в сотни раз больше
ячеек памяти, чем обычное планарное решение. На электрической схеме ниже
транзисторы размещены последовательно, сверху вниз, тогда как в планарном варианте
изготовления они расположены на плоскости, занимая ценную площадь на кристалле.
Однако простая и монотонная структура позволила реализовать самое логичное, что можно
сделать – сквозной вертикальный канал транзистора, выглядящий примерно так же, как и
электрическая схема.