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快閃記憶體儲存原理

發布時間: 2023-07-08 03:54:42

1. 儲存卡存儲數據原理

儲存卡也可以叫做快閃記憶體主要分為NOR Flash和NAND Flash兩種,兩種快閃記憶體的原理有所不同,下面介紹的就是這兩種快閃記憶體運作的基本原理。
NOR Flash
快閃記憶體將數據存儲在由浮閘晶體管組成的記憶單元數組內,在單階存儲單元(Single-level cell, SLC)設備中,每個單元只存儲1比特的信息。而多階存儲單元(Multi-level cell, MLC)設備則利用多種電荷值的控制讓每個單元可以存儲1比特以上的數據。
快閃記憶體的每個存儲單元類似一個標准MOSFET, 除了晶體管有兩個而非一個閘極。在頂部的是控制閘(Control Gate, CG),如同其他MOS晶體管。但是它下方則是一個以氧化物層與周遭絕緣的浮閘(Floating Gate, FG)。這個FG放在CG與MOSFET通道之間。由於這個FG在電氣上是受絕緣層獨立的, 所以進入的電子會被困在裡面。在一般的條件下電荷經過多年都不會逸散。當FG抓到電荷時,它部分屏蔽掉來自CG的電場,並改變這個單元的閥電壓(VT)。在讀出期間。利用向CG的電壓,MOSFET通道會變的導電或保持絕緣。這視乎該單元的VT而定(而該單元的VT受到FG上的電荷控制)。這股電流流過MOSFET通道,並以二進制碼的方式讀出、再現存儲的數據。在每單元存儲1比特以上的數據的MLC設備中,為了能夠更精確的測定FG中的電荷位準,則是以感應電流的量(而非單純的有或無)達成的。
邏輯上,單層NOR Flash單元在默認狀態代表二進制碼中的「1」值,因為在以特定的電壓值控制閘極時,電流會流經通道。經由以下流程,NOR Flash 單元可以被設置為二進制碼中的「0」值。
1. 對CG施加高電壓(通常大於5V)。
2. 現在通道是開的,所以電子可以從源極流入汲極(想像它是NMOS晶體管)。
3. 源-汲電流夠高了,足以導致某些高能電子越過絕緣層,並進入絕緣層上的FG,這種過程稱為熱電子注入。
由於汲極與CG間有一個大的、相反的極性電壓,藉由量子穿隧效應可 以將電子拉出FG,所以能夠地用這個特性抹除NOR Flash單元(將其重設為「1」狀態)。現代的NOR Flash晶元被分為若干抹除片段(常稱為區扇(Blocks or sectors)),抹除操作只能以這些區塊為基礎進行;所有區塊內的記憶單元都會被一起抹除。不過一般而言,寫入NOR Flash單元的動作卻可以單一位元組的方式進行。
雖然抹寫都需要高電壓才能進行,不過實際上現今所有快閃記憶體晶元是藉由晶元內的電荷幫浦產生足夠的電壓,所以只需要一個單一的電壓供應即可。

2. 手機內存卡存儲原理

手機內存卡存儲原理是運用快閃記憶體技術。是一種電子式可清除程序化只讀存儲器的形式,允許豎橋在操作中被多次擦或寫的存儲器。

快閃記憶體的基本單元電路,與EEPROM類似,也是由雙層浮空柵MOS管組成。但是第一層柵介質很薄,作為隧道氧化層。寫入方法與EEPROM相同,在第二級浮空柵加以正電壓,使電子進入第一級浮空柵。讀出方法與EPROM相同。

擦除方法是在源極加正電壓利用第一級浮空柵與源極之間的隧道效應,把注入至浮空柵的負電荷吸引到源極。由於利用源極加正電壓擦除,因此各單元的源極聯在一起,這樣,快擦存儲器不能按位元組擦除,而是全片或分塊擦除。

到後來,隨著半導體技術的改進,快閃記憶體也實現了單晶體管(1T)的設計,主要就是在原有的晶體管上加入了浮動柵和選擇柵,

在源極和漏極之間電流單向傳導的半導體上形成貯存電子的浮動棚。浮動柵包裹著一層硅氧化膜絕緣體。它的上面是在源極和漏極之間控制傳導電流的選擇/控制柵。數據是0或1取決於在硅底板上形成的浮動柵中是否有電子。有電子為0,無電子為1。

快閃記憶體就如同其名字一樣,寫入前刪除數據進行初始化余坦猛。具體說就是從所有浮動柵中導出電子。即將有所數據歸「1」。

寫入時只有數據為0時才進行寫入,數據為1時則什麼也不做。寫入0時,向柵電極和漏極施加高電壓,增加在源極和漏極之間傳導的電子能量。這樣一來,電子就會突破氧化膜絕緣體,進入浮動柵。

讀取數據時,向柵電極施加一定的電壓,電流大為1,電流小則定為0。浮動柵沒有電子的狀態(數據為1)下,在柵電極施加電壓的狀態時向漏極施加電壓,源極和漏極之間由於大量電子的移動,就會產生電流。

而在浮動柵有電子的狀態(數據為0)下,溝道中傳導的電子就信咐會減少。因為施加在柵電極的電壓被浮動柵電子吸收後,很難對溝道產生影響。

(2)快閃記憶體儲存原理擴展閱讀:

手機存儲卡的辨別:

一是要注意包裝和做工。假冒存儲卡的包裝和做工比較粗糙,和正品存儲卡放在一起對比明顯。

二是要注意防偽標識。知名品牌的存儲卡包裝上一般會印有帶有認證電話和識別碼的防偽標識,你可以撥打認證電話進行正品驗證。

三是要看價格。假冒存儲卡的價格一般要比正品便宜一半以上,網友們可以先看看相關行情信息,以防購買到假冒存儲卡。

3. 磁碟、光碟、快閃記憶體的存儲原理分別是什麼

  1. 磁碟是靠磁頭在磁碟上寫入磁性數據;光碟是靠激光在光碟表面燒錄存儲;快閃記憶體是靠電子擦寫存儲數據。

  2. U盤:U盤,全稱「USB快閃記憶體檔」,英文名「USB flash disk」。它是一個USB介面的無需物理驅動器的微型高容量移動存儲產品,可以通過USB介面與電腦連接,實現即插即用。U盤的稱呼最早來源於朗科公司生產的一種新型存儲設備,名曰「優盤」,使用USB介面進行連接。

4. U盤儲存的原理是什麼

U盤,作為我們生活、工作中必不可少移動存儲設備,對我們來說可以說是不可或缺,幫助我們存儲著一些重要的數據文件,但是,這么重要的設備我們對它又了解多少呢?現在讓我們一起去解讀一下U盤的存儲原理吧,讓我們更加熟悉它的工作原理。

快閃記憶體(Flash Memory)盤是一種採用USB介面的無需物理驅動器的微型高容量移動存儲產品,大家都管他叫U盤,是非揮發存儲的一種,具有關掉電源仍可保存數據的優點,同時又可重復讀寫且讀寫速度快、單位體積內可儲存最多數據量,以及低功耗特性等優點。 其存儲物理機制實際上為一種新型EEPROM(電可擦除可編程只讀存儲)。是SCM(半導體存儲器)的一種。

早期的SCM採用典型的晶體管觸發器作為存儲位元,加上選擇、讀寫等電路構成存儲器。現代的SCM採用超大規模集成電路工藝製成存儲晶元,每個晶元中包含相當數量的存儲位元,再由若干晶元構成存儲器。目前SCM廣泛採用的主要材料是金屬氧化物場效應管(MOS),包括PMOS、NMOS、CMOS三類,尤其是NMOS和CMOS應用最廣泛。

RAM(隨機存取存儲),是一種半導體存儲器。必須在通電情況下工作,否則會喪失存儲信息。RAM又分為DRAM(動態)和SRAM(靜態)兩種,我們現在普遍使用的PC機內存即是SDRAM(同步動態RAM),它在運行過程當中需要按一定頻率進行充電(刷新)以維持信息。DDR DDR2內存也屬於SDRAM。而SRAM不需要頻繁刷新,成本比DRAM高,主要用在CPU集成的緩存(cache)上。

PROM(可編程ROM)則只能寫入一次,寫入後不能再更改。

EPROM(可擦除PROM)這種EPROM在通常工作時只能讀取信息,但可以用紫外線擦除已有信息,並在專用設備上高電壓寫入信息。

EEPROM(電可擦除PROM),用戶可以通過程序的控制進行讀寫操作。

快閃記憶體實際上是EEPROM的一種。一般MOS閘極(Gate)和通道的間隔為氧化層之絕緣(gate oxide),而Flash Memory的特色是在控制閘(Control gate)與通道間多了一層稱為「浮閘」(floating gate)的物質。拜這層浮閘之賜,使得Flash Memory可快速完成讀、寫、抹除等三種基本操作模式;就算在不提供電源給存儲的環境下,也能透過此浮閘,來保存數據的`完整性。

Flash Memory晶元中單元格里的電子可以被帶有更高電壓的電子區還原為正常的1。Flash Memory採用內部閉合電路,這樣不僅使電子區能夠作用於整個晶元,還可以預先設定「區塊」(Block)。在設定區塊的同時就將晶元中的目標區域擦除干凈,以備重新寫入。傳統的EEPROM晶元每次只能擦除一個位元組,而Flash Memory每次可擦寫一塊或整個晶元。Flash Memory的工作速度大幅領先於傳統EEPROM晶元。

MSM(磁表面存儲)是用非磁性金屬或塑料作基體,在其表面塗敷、電鍍、沉積或濺射一層很薄的高導磁率、硬矩磁材料的磁面,用磁層的兩種剩磁狀態記錄信息「0」和「1」。基體和磁層合稱為磁記錄介質。依記錄介質的形狀可分別稱為磁卡存儲器、磁帶存儲器、磁鼓存儲器和磁碟存儲器。計算機中目前廣泛使用的MSM是磁碟和磁帶存儲器。硬碟屬於MSM設備。

ODM(光碟存儲)和MSM類似,也是將用於記錄的薄層塗敷在基體上構成記錄介質。不同的是基體的圓形薄片由熱傳導率很小,耐熱性很強的有機玻璃製成。在記錄薄層的表面再塗敷或沉積保護薄層,以保護記錄面。記錄薄層有非磁性材料和磁性材料兩種,前者構成光碟介質,後者構成磁光碟介質。

ODM是目前輔存中記錄密度最高的存儲器,存儲容量很大且碟片易於更換。缺點是存儲速度比硬碟低一個數量級。現已生產出與硬碟速度相近的ODM。CD-ROM、DVD-ROM等都是常見的ODM。

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