1.1 NAND介绍
一. NAND
是一种电压元件,因此它是以不同的电压范围来代表不同的数据。NAND根据不同品质划分等级,依次为正片、白片、黑片
正片:NAND原厂颗粒及原厂封装,或品牌方购买原厂颗粒后自己封装。
白片:原厂或品牌方封好的正片中,仍会有部分再次检测有瑕疵的颗粒。
黑片:在原料筛选的初级阶段便被定为有问题的部分,实际上应该被弃用的原料,但是...
NAND cell 有SLC/MLC/TLC/QLC/PLC:
Type |
bit |
erase life |
Description |
SLC |
1 |
100000 |
寿命长,速度快,读写精确,质量好,价格贵 |
MLC |
2 |
10k |
主要用于工业存储 |
TLC |
3 |
3k - 10k |
主流SSD使用 |
QLC |
4 |
150 |
低端大容量SSD使用 |
PLC |
5 |
? |
寿命短,速度慢,价格低 |
这个erase life只是理论上的安全值,比如TLC erase life这里写3k,实际上NAND质量加上封装技术最后的都达到非常高,比如国产原厂NAND颗粒+原厂的封装能达到10k,普通人可能一辈子都用不坏。国产NAND+存储企业自封看封装技术怎样了。
比如,做俯卧撑,轻轻松松能做10个,再往后肌肉(绝缘体)还能让我坚持再做10个,当然也可能再三五个累趴了。
SSD使用寿命3年一样道理。我抱着一直猫(电子),能轻轻松松抱上1天,1天后肌肉(绝缘体)虽然有点酸,再抱上1天还是可能的;那将要达到1天时,把猫放下(erase)休息一会再抱上,这时能再轻松抱上大半天;快到理论时间时,把猫放下休息会,又能轻松抱半天...
二. MOSFET vs CTF
浮栅极MOSFET(Floating gate MOSFET):电子储存在栅极中,它相当于一个导体,电子在其中自由移动。这种晶体管的缺点是写入数据时,栅极与沟道之间会形成一次短路,这会消耗栅极中的电荷。一旦栅极中的电荷没了,cell单元就相当于挂了,无法存储数据。
电荷攫取闪存(charge trap flash,简称CTF):是一种非平面设计,绝缘体环绕沟道(channle),控制栅极又环绕着绝缘体层。这种结构设计里面的电荷是储存在一个绝缘层而非之前的导体上,像奶酪一样捕获电子,使其难以动弹。
3D CTF: 2D NAND逐渐接近摩尔极限,cell之间的干扰影响越来越大,于是2D NAND向3D NAND发展。平面NAND旋转90°,control gate/floating gate环绕一圈,然后在垂直方向堆叠,这样的设计提升了储存电荷的的物理区域,提高了性能和可靠性。
三. 3D NAND 结构
String: 在一条bit line上垂直的一条(层高128/232...)。
page: 水平方向一条,3万-6万个单元宽。同一时间只能有1个page通过bit line读写数据,数据通过bit line汇总到page buffer。
row: 一整面的String。从一个row读写数据时,page上同一层的相邻单元组也同时被激活。
block:有4-8个rows。
column:4000-6000 blocks
Layer: 水平平面,就是我们说的128L,232L。目前NAND堆叠在232层左右,很快也会突破500层甚至更高。
边上是bit line选择器,及word line选择器。
四.3D NAND 组成
Field |
Description |
Package(Device) |
封装好的芯片, 多层组成闪存颗粒, 每个Package 2 channels; 2/4/8 die |
Channel |
channel 表示有几组ALE、CLE、IO[7:0]、DQS、RE、WE、WP信号线。每channel 4CE(1024G) / 2CE(512G) / 1CE(256G) |
Target(chip/CE) |
对应一个CE, 独立片选, 单独寻址 |
Die(Lun) |
晶圆切割最小单元, 有1个或多个Plane,主流的4个plane,个别厂家能做到6个plane。 |
Plane |
有独立Page/Cache寄存器,496 Blocks |
Block |
擦除最小单元,目前一个Block可以有成千上万pages(每个厂家数据可能不同,比如2304 pages)。 |
Page |
Program,Read最小单元, 现在主流3D TLC NAND一个page 16KB+2KB。 1个page共用一根word line。 |
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