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闪存储存原理

发布时间: 2023-07-08 03:54:42

1. 储存卡存储数据原理

储存卡也可以叫做闪存主要分为NOR Flash和NAND Flash两种,两种闪存的原理有所不同,下面介绍的就是这两种闪存运作的基本原理。
NOR Flash
闪存将数据存储在由浮闸晶体管组成的记忆单元数组内,在单阶存储单元(Single-level cell, SLC)设备中,每个单元只存储1比特的信息。而多阶存储单元(Multi-level cell, MLC)设备则利用多种电荷值的控制让每个单元可以存储1比特以上的数据。
闪存的每个存储单元类似一个标准MOSFET, 除了晶体管有两个而非一个闸极。在顶部的是控制闸(Control Gate, CG),如同其他MOS晶体管。但是它下方则是一个以氧化物层与周遭绝缘的浮闸(Floating Gate, FG)。这个FG放在CG与MOSFET通道之间。由于这个FG在电气上是受绝缘层独立的, 所以进入的电子会被困在里面。在一般的条件下电荷经过多年都不会逸散。当FG抓到电荷时,它部分屏蔽掉来自CG的电场,并改变这个单元的阀电压(VT)。在读出期间。利用向CG的电压,MOSFET通道会变的导电或保持绝缘。这视乎该单元的VT而定(而该单元的VT受到FG上的电荷控制)。这股电流流过MOSFET通道,并以二进制码的方式读出、再现存储的数据。在每单元存储1比特以上的数据的MLC设备中,为了能够更精确的测定FG中的电荷位准,则是以感应电流的量(而非单纯的有或无)达成的。
逻辑上,单层NOR Flash单元在默认状态代表二进制码中的“1”值,因为在以特定的电压值控制闸极时,电流会流经通道。经由以下流程,NOR Flash 单元可以被设置为二进制码中的“0”值。
1. 对CG施加高电压(通常大于5V)。
2. 现在通道是开的,所以电子可以从源极流入汲极(想象它是NMOS晶体管)。
3. 源-汲电流够高了,足以导致某些高能电子越过绝缘层,并进入绝缘层上的FG,这种过程称为热电子注入。
由于汲极与CG间有一个大的、相反的极性电压,借由量子穿隧效应可 以将电子拉出FG,所以能够地用这个特性抹除NOR Flash单元(将其重设为“1”状态)。现代的NOR Flash芯片被分为若干抹除片段(常称为区扇(Blocks or sectors)),抹除操作只能以这些区块为基础进行;所有区块内的记忆单元都会被一起抹除。不过一般而言,写入NOR Flash单元的动作却可以单一字节的方式进行。
虽然抹写都需要高电压才能进行,不过实际上现今所有闪存芯片是借由芯片内的电荷帮浦产生足够的电压,所以只需要一个单一的电压供应即可。

2. 手机内存卡存储原理

手机内存卡存储原理是运用闪存技术。是一种电子式可清除程序化只读存储器的形式,允许竖桥在操作中被多次擦或写的存储器。

闪存的基本单元电路,与EEPROM类似,也是由双层浮空栅MOS管组成。但是第一层栅介质很薄,作为隧道氧化层。写入方法与EEPROM相同,在第二级浮空栅加以正电压,使电子进入第一级浮空栅。读出方法与EPROM相同。

擦除方法是在源极加正电压利用第一级浮空栅与源极之间的隧道效应,把注入至浮空栅的负电荷吸引到源极。由于利用源极加正电压擦除,因此各单元的源极联在一起,这样,快擦存储器不能按字节擦除,而是全片或分块擦除。

到后来,随着半导体技术的改进,闪存也实现了单晶体管(1T)的设计,主要就是在原有的晶体管上加入了浮动栅和选择栅,

在源极和漏极之间电流单向传导的半导体上形成贮存电子的浮动棚。浮动栅包裹着一层硅氧化膜绝缘体。它的上面是在源极和漏极之间控制传导电流的选择/控制栅。数据是0或1取决于在硅底板上形成的浮动栅中是否有电子。有电子为0,无电子为1。

闪存就如同其名字一样,写入前删除数据进行初始化余坦猛。具体说就是从所有浮动栅中导出电子。即将有所数据归“1”。

写入时只有数据为0时才进行写入,数据为1时则什么也不做。写入0时,向栅电极和漏极施加高电压,增加在源极和漏极之间传导的电子能量。这样一来,电子就会突破氧化膜绝缘体,进入浮动栅。

读取数据时,向栅电极施加一定的电压,电流大为1,电流小则定为0。浮动栅没有电子的状态(数据为1)下,在栅电极施加电压的状态时向漏极施加电压,源极和漏极之间由于大量电子的移动,就会产生电流。

而在浮动栅有电子的状态(数据为0)下,沟道中传导的电子就信咐会减少。因为施加在栅电极的电压被浮动栅电子吸收后,很难对沟道产生影响。

(2)闪存储存原理扩展阅读:

手机存储卡的辨别:

一是要注意包装和做工。假冒存储卡的包装和做工比较粗糙,和正品存储卡放在一起对比明显。

二是要注意防伪标识。知名品牌的存储卡包装上一般会印有带有认证电话和识别码的防伪标识,你可以拨打认证电话进行正品验证。

三是要看价格。假冒存储卡的价格一般要比正品便宜一半以上,网友们可以先看看相关行情信息,以防购买到假冒存储卡。

3. 磁盘、光盘、闪存的存储原理分别是什么

  1. 磁盘是靠磁头在磁盘上写入磁性数据;光盘是靠激光在光盘表面烧录存储;闪存是靠电子擦写存储数据。

  2. U盘:U盘,全称“USB闪存盘”,英文名“USB flash disk”。它是一个USB接口的无需物理驱动器的微型高容量移动存储产品,可以通过USB接口与电脑连接,实现即插即用。U盘的称呼最早来源于朗科公司生产的一种新型存储设备,名曰“优盘”,使用USB接口进行连接。

4. U盘储存的原理是什么

U盘,作为我们生活、工作中必不可少移动存储设备,对我们来说可以说是不可或缺,帮助我们存储着一些重要的数据文件,但是,这么重要的设备我们对它又了解多少呢?现在让我们一起去解读一下U盘的存储原理吧,让我们更加熟悉它的工作原理。

闪存(Flash Memory)盘是一种采用USB接口的无需物理驱动器的微型高容量移动存储产品,大家都管他叫U盘,是非挥发存储的一种,具有关掉电源仍可保存数据的优点,同时又可重复读写且读写速度快、单位体积内可储存最多数据量,以及低功耗特性等优点。 其存储物理机制实际上为一种新型EEPROM(电可擦除可编程只读存储)。是SCM(半导体存储器)的一种。

早期的SCM采用典型的晶体管触发器作为存储位元,加上选择、读写等电路构成存储器。现代的SCM采用超大规模集成电路工艺制成存储芯片,每个芯片中包含相当数量的存储位元,再由若干芯片构成存储器。目前SCM广泛采用的主要材料是金属氧化物场效应管(MOS),包括PMOS、NMOS、CMOS三类,尤其是NMOS和CMOS应用最广泛。

RAM(随机存取存储),是一种半导体存储器。必须在通电情况下工作,否则会丧失存储信息。RAM又分为DRAM(动态)和SRAM(静态)两种,我们现在普遍使用的PC机内存即是SDRAM(同步动态RAM),它在运行过程当中需要按一定频率进行充电(刷新)以维持信息。DDR DDR2内存也属于SDRAM。而SRAM不需要频繁刷新,成本比DRAM高,主要用在CPU集成的缓存(cache)上。

PROM(可编程ROM)则只能写入一次,写入后不能再更改。

EPROM(可擦除PROM)这种EPROM在通常工作时只能读取信息,但可以用紫外线擦除已有信息,并在专用设备上高电压写入信息。

EEPROM(电可擦除PROM),用户可以通过程序的控制进行读写操作。

闪存实际上是EEPROM的一种。一般MOS闸极(Gate)和通道的间隔为氧化层之绝缘(gate oxide),而Flash Memory的特色是在控制闸(Control gate)与通道间多了一层称为“浮闸”(floating gate)的物质。拜这层浮闸之赐,使得Flash Memory可快速完成读、写、抹除等三种基本操作模式;就算在不提供电源给存储的环境下,也能透过此浮闸,来保存数据的`完整性。

Flash Memory芯片中单元格里的电子可以被带有更高电压的电子区还原为正常的1。Flash Memory采用内部闭合电路,这样不仅使电子区能够作用于整个芯片,还可以预先设定“区块”(Block)。在设定区块的同时就将芯片中的目标区域擦除干净,以备重新写入。传统的EEPROM芯片每次只能擦除一个字节,而Flash Memory每次可擦写一块或整个芯片。Flash Memory的工作速度大幅领先于传统EEPROM芯片。

MSM(磁表面存储)是用非磁性金属或塑料作基体,在其表面涂敷、电镀、沉积或溅射一层很薄的高导磁率、硬矩磁材料的磁面,用磁层的两种剩磁状态记录信息“0”和“1”。基体和磁层合称为磁记录介质。依记录介质的形状可分别称为磁卡存储器、磁带存储器、磁鼓存储器和磁盘存储器。计算机中目前广泛使用的MSM是磁盘和磁带存储器。硬盘属于MSM设备。

ODM(光盘存储)和MSM类似,也是将用于记录的薄层涂敷在基体上构成记录介质。不同的是基体的圆形薄片由热传导率很小,耐热性很强的有机玻璃制成。在记录薄层的表面再涂敷或沉积保护薄层,以保护记录面。记录薄层有非磁性材料和磁性材料两种,前者构成光盘介质,后者构成磁光盘介质。

ODM是目前辅存中记录密度最高的存储器,存储容量很大且盘片易于更换。缺点是存储速度比硬盘低一个数量级。现已生产出与硬盘速度相近的ODM。CD-ROM、DVD-ROM等都是常见的ODM。

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