閃速存儲器 (Flash Memory)簡稱閃存器或閃存,是一種非易失性存儲器(Non-volatile Memory, NVM)。目前常用的兩種閃存器是或非閃存器 (NOR Flash)和與非閃存器 (NAND Flash)。閃存器于1980 年由在東芝工作的日本工程師 Fujio Masuoka 發明并獲得 1997 年 IEEE 的獎勵。1988 年 Intel 發布了最早的或非閃存器產品 NOR Flash。 全球 NOR Flash 廠商主要有美光科技、飛索半導體(Spansion)、旺宏、華邦等 IDM 企業。全球 NAND Flash 廠商主要有三星電子、東芝、SK 海力士、美光科技四家 IDM 企業。
NOR Flash 最大的技術特點是“在芯片內執行”(eXecute In Place,XIP),即無須把代碼先放入RAM 中再執行,而是可以直接在閃存器內運行。在NOR Flash 技術的基礎上,三菱和日立發明了 Divided Bit -Line NOR(DINOR)架構技術。DINOR Flash 按字節隨機編程的速度略低于 NORFlash,但其塊(Block)擦/寫速度更快。1989年東芝發布了 NAND Flash 結構,其擦/寫速度比 NOR Flash 更快,且其內部的擦除電路更為簡單。在
NAND Flash 的基礎上,AMD 與富士通聯合研發了 UItra NAND 技術。UltraNADA Flash 兼容原 NAND Flash 的特性,可靠性更高,能更有效地利用存儲器容量,適合于要求較高可靠性的場合,例如固態硬盤等。各類閃存器的特點及應用見表 2-5。
其中 NAND Flash 作為高數據存儲密度閃存器,被廣泛應用于各種數字終端設備。NAND Flash 的數據被以位的方式存儲在其存儲單元(Memory Cell) 中,而其存儲單元可分為三種類型:單層單元 ( Single-Level Cell, SLC)、多層單元(Multi-Level Cell, MLC)和 使用 X3 架構的TLC (Trinary -Level Cell)單元。Numonyx公司(2010 年被美光公司合并)采用浮刪技術制造的 NOR Flash 有SLC、MLC 類型,擦/寫達到 10萬-100 萬次。 SIC、 MLC、 TLC NAND Flash的性能特點對比見表 2-6。
先進工藝節點尺寸的等比例縮小,使 NAND Flash 中晶體管柵極氧化層也會隨之變薄,從而導致可靠性變差。在不改變工藝的情況下,三維與非閃存器(3D NAND Flash Memory, 3D NAND),通過將原本平鋪的存儲單元進行多層堆疊以擴充 NAND Flash 的容量。各閃存廠商采用不同的技術推出了多種三維與非閃存器,例如三星研發的垂直柵極結構的 V-NAND,東芝與內迪(SanDisk)聯合研發的 BiCS類型的3D NAND,以及 Intel 與 Micron 聯合研發使用3D XPoint 技術的3D NAND。2017年是 3D NAND 技術快速成長的一年,三星、東芝、西部數據、 美光、SK海力士等都加大力度投入64層、72層 3DNAND 的研發。2017年6月西部數據報道了業界第一個96層的 3D NAND。
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