有業(yè)界的朋友問：“我一直認(rèn)為閃存里的數(shù)據(jù)是通過測(cè)存儲(chǔ)單元的電流來判斷Vt的，電流大的是1，電流小的是0。為什么你這里說的，是在同一個(gè)Id電流下尋找Vg，Vg大的是0，Vg小的是1？這和我以前的認(rèn)知不同?！边@其實(shí)是非常好的問題，問的很在點(diǎn)上，而且這個(gè)理解在實(shí)際操作中也是正確的。閃存的定義看Vt，閃存的操作看Id ? 定義只是定義，實(shí)操?zèng)]有按定義來做。原因很簡(jiǎn)單，因?yàn)樵?/span>Id-Vg曲線上，Vg是自變量，Id是應(yīng)變量；或者說Vg是函數(shù)的輸入，Id是函數(shù)的輸出。所以如要確定一個(gè)存儲(chǔ)單元的Vt，就需要掃描Vg；直到輸出的Id等于預(yù)設(shè)值It，才能獲得這個(gè)存儲(chǔ)單元的Vt (參考本系列的第一篇：“閃存的閾值電壓(Vt)是什么”)。然而“掃描”就意味著需要對(duì)這個(gè)存儲(chǔ)單元做多次操作，這在性能和可靠性上都是不可取的。所以閃存實(shí)際的讀取，以SLC為例，只用了一個(gè)Vg電壓，通過Id電流來判斷存儲(chǔ)單元里的數(shù)據(jù)。如圖所示：
假設(shè)有兩個(gè)SLC存儲(chǔ)單元，分別用紅色實(shí)線和藍(lán)色實(shí)線表示；還有一個(gè)比較電壓，用黑色虛線表示。1.如要通過判斷Vt的方法來判別兩個(gè)存儲(chǔ)單元是擦除態(tài)還是編程態(tài)，就需要通過多次操作，找到Vt1和Vt2，然后將他們與Vref做比較來得出結(jié)論，這在性能和可靠性上是不可取的。2.更簡(jiǎn)單的方法是，在所有存儲(chǔ)單元的柵極上加一個(gè)Vref電壓，一次性獲得這些存儲(chǔ)端元的Id。Id大于It的，就是擦除態(tài)的單元；反之就是編程態(tài)的單元。因?yàn)橹徊僮髁艘淮?，所以性能和可靠性更?yōu)。Id的比較則有多種方法。在NOR閃存上，因?yàn)?/span>Id電流較大(uA級(jí))，且NOR需要百納秒級(jí)的讀取速度，因此一般直接用分壓的方法將Id轉(zhuǎn)為電壓作比較。簡(jiǎn)圖如下，
兩個(gè)分壓電阻的阻值是相同的，而待判斷存儲(chǔ)單元的柵極電壓是Vref。因此只要該單元的輸出電流比It大，則分壓電阻的分壓就大，反之則分壓就小。通過右側(cè)的比較放大器就能獲得0/1結(jié)果。NAND閃存的Id判斷則困難些，因?yàn)?/span>NAND的Id通常在nA級(jí)別，分壓往往不能獲得精確結(jié)果，且NAND的讀取在十微秒級(jí)別即可，因此現(xiàn)在的手段都是通過對(duì)位線(Bit Line, BL)的充放電來實(shí)現(xiàn)閃存單元的數(shù)據(jù)讀取。流程大體如下1.將位線看作是一個(gè)電容 ? 由于NAND閃存的位線很長(zhǎng)，所以容值不小。3.打開待測(cè)存儲(chǔ)單元的選擇管，連接待測(cè)單元所屬串(string)與位線4.在待測(cè)存儲(chǔ)單元的柵極加上Vref，對(duì)位線電容放電5.如果待測(cè)存儲(chǔ)單元是編程態(tài)，則位線電容放電慢；是擦除態(tài)，則放電快6.讀出放大器(Sense Amplifier)讀出位線放電后的結(jié)果
上面的電路，不論是NOR還是NAND的讀出電路，都已經(jīng)非常簡(jiǎn)化，比如在NAND的示意圖上沒有畫出相同串上的未選擇單元(Unselected Cells)等等。實(shí)際讀出電路要復(fù)雜得多，但中心思想還是一致的，即把閃存單元看成是一個(gè)源極接地的NMOS管。這個(gè)NMOS就是最簡(jiǎn)單的放大器，其輸入是柵極電壓、其輸出是漏極電流；它完成了將電壓轉(zhuǎn)化為電流的工作。轉(zhuǎn)換出來的電流，在放大器端又被轉(zhuǎn)換成電壓，再次放大，這個(gè)放大的結(jié)果就是邏輯電平0和1，代表著閃存單元里的數(shù)據(jù)。這個(gè)過程可以畫成流程圖，
在真正的使用過程中，這些電路上的電壓怎么加，時(shí)序怎么控制，都是閃存的核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)。各位有興趣的話，可以找一些論文看一下，作為科普性質(zhì)的文章，就不一一列舉了。這之后的幾篇，會(huì)介紹一些閃存讀取過程中可能會(huì)遇到的、相對(duì)“非常規(guī)”的、對(duì)讀出的Vt分布有影響的話題，希望對(duì)大家理解閃存能有所幫助。
