플래시 메모리(Flash Memory)의 구조와 원리

플래시 메모리(Flash Memory)의 구조와 원리

플래시 메모리는 어떻게 데이터가 기록되는 걸까?

플래시 메모리의 구조와 원리에 대해 알아보자!

 

 

 

<플래시 메모리의 원리>

      

 

 

플래시 메모리는 플로팅 게이트 트랜지스터로 구성된 각 셀에 데이터를 저장하는 방식으로

플로팅 게이트에 전자를 채우거나 비우는 방식으로 데이터를 기록하거나 지우게 된다.

플로팅게이트는 산화막으로 둘러 쌓여 있으며 전압에 의해 전기장의 영향으로

일부의 전자가 산화막을 통과하여 플로팅게이트로 진입하게 되는데 이를 터널효과라 한다.

콘트롤게이트에 충분한 전압이 가해지면 터널효과로 산화막에 플로팅 게이트에 갖힌 전자는 셀의 쓰기에 해당한다.

반대로 콘트롤게이트 반대 방향에 충분한 전압이 가해지면 전기장에 의해 플로팅 게이트에 갖힌 전자들이 산화막을 통과하여 빠져 나오게

되고 이를 터널릴리즈라고 하며, 셀의 지우기에 해당한다. 플로팅 게이트에 채워진 전자의 양을 측정하는 것은 읽기에 해당한다.

 

- 플로팅 게이트에 전자를 채워 넣으면 쓰기(Write) 작업

- 플로팅 게이트의 전자를 비우면 지우기(Erase) 작업

- 플로팅 게이트에 채워진 전자(전하량)을 측정하면 읽기(Read) 작업

 

 

[플래시 메모리의 원리 참고영상]

 

 

 

[트랜지스터가 빠진 새로운 모델 3D 플래시 메모리 참고영상]

 

 

 

 

 

<플래시 메모리의 특징>

EPROM + EEPROM 의 장점을 결합한것이 플래시메모리이다.

1개의 트랜지트터로써 EPROM의 입력방식과 EEPROM의 소거 방법이 조합됨.

 

 

 

 

<플래시 메모리의 종류>

플래시 메모리는 NOR, NAND, DINOR, AND 의 네가지 형식으로 분류된다.

NOR플래시와 NAND플래시가 가장 많이 사용되며, 현재 NAND플래시가 시장 점유율이 가장 높다.

 

NOR - intel, AMD에서 생산. byte 단위로 접근이 가능하여 고속랜덤액세스가 가능하다. 주로 부트 및 프로그램수행에 사용된다.

NAND - 삼성, 도시바에서 생산. 일정한 데이터블록 단위의 입출력이 가능하며, 집적도가 높아 대용량메모리에 적합하다.

DINOR - 미쓰비시에서 생산. NOR플래시의 고속랜덤액세스에 집적도를 높였고, 낮은 소비전력으로 NOR플래시의 단점을 보완.

AND - 히타치에서 생산.

 

 

[NOR VS NAND 비교]

NOR: 셀을 병렬구조로 연결 / byte단위의 읽기 가능 / 읽기성능은 우수하나 쓰기와 지우기가 느림 / 지우기회수에 제한 / 면적이 넓고 집적도 낮음

NAND: 셀을 직렬구조로 연결 / 높은 집적도 / 영역 단위의 읽기 및 쓰기 / 읽기 성능 느림 쓰기성능 우수

 

 

 

<낸드 플래시 메모리의 종류> 

셀에 데이터를 저장하는 방식에 따라 SLC, MLC, TLC 로 종류가 나뉘게 된다.

 

SLC(Single Level Cell) - 하나의 셀이 1bit의 정보를 저장 {0,1}

MLC(Multi Level Cell) - 하나의 셀에 2bit의 정보를 저장 {00,01,10,11}

TLC(Triple Level Cell) - 하나의 셀에 3bit의 정보를 저장 {000,001,010,011,100,101,110,111}

 

 

	SLC	MLC	TLC
BPC (bit/cell)	1	2	3
재기록 가능횟수(P/E Cycles)	100,000	10,000 ~ 3,000	1,000
읽기 성능(Read Time)	25㎲	50㎲	~75㎲
쓰기 성능(Write Time)	200㎲~300㎲	600㎲~900㎲	~900㎲~1350㎲
지우기 성능(Erase Time)	1.5ms~2ms	3ms	~4.5ms

 

 

 

 

<플래시 메모리의 구조에 따른 타입>

 

TSOP(Thin Small Outline Package)

칩과 보드가 다리와 같은 라인으로 연결된 타입

 

BGA(Ball Grid Array)

플래시메모리와 보드의 접촉이 납으로된 볼타입

 

eMMC(embedded Multi Media Card)

멀티미디어 인터페이스를 지닌 컨트롤러가 결합된 낸드플래시 메모리칩으로 BGA 타입 

 

 

COB(Chip On Board)

회로기판에 칩을 와이어 본딩하여 EMC공정으로 컨트롤러와 낸드플래시 메모리칩 전체를 감싸는 타입

 

저장방식에 따른 플래시메모리의 데이터복구는 SLC < MLC < TLC 방식으로 복구난이도가 높으며

구조에 따른 플래시메모리의 데이터복구는 TSOP < BGA < COB 타입으로 복구난이도가 높다.