Nand Flash简介-1_nand flash单位面积存储slc

博主以后想讲下FTL(Flash Translation Layer)，所以先从Nand Flash先讲起。由于是第一次写博客，文笔、排版、逻辑性不好，所以多多见谅。
本文章主要从下面几个方面来介绍Nand Flash：

• Nand Flash的基本介绍
• Nand Flash的分类
• Nand Flash的存储原理

Nand Flash的基本介绍

Nand-flash内存是flash内存的一种，其内部采用非线性宏单元模式，为固态大容量内存的实现提供了廉价有效的解决方案。Nand-flash存储器具有容量较大，改写速度快等优点，适用于大量数据的存储，因而在业界得到了越来越广泛的应用，如U盘、eMMC、SSD等等等..

Nand Flash分类

SLC：

传统上，每个存储单元内存储1个信息比特，称为单阶存储单元（Single-Level Cell,SLC），使用这种存储单元的闪存也称为单阶存储单元闪存（SLC flash memory），或简称SLC闪存。SLC闪存的优点是传输速度更快，功率消耗更低和存储单元的寿命更长。然而，由于每个存储单元包含的信息较少，其每百万字节需花费较高的成本来生产，大多数用在企业上，很少有消费型SLC存储设备拿来贩卖，富士通生产的FSX系列是首款使用SLC芯片消费型固态硬盘，在2014贩售。

MLC：

多阶存储单元（Multi-Level Cell,MLC）可以在每个存储单元内存储2个以上的信息比特，其“多阶”指的是电荷充电有多个能阶（即多个电压值），如此便能存储多个比特的值于每个存储单元中。借由每个存储单元可存储更多的比特，MLC闪存可降低生产成本，但比起SLC闪存，其传输速度较慢，功率消耗较高和存储单元的寿命较低，因此MLC闪存技术会用在标准型的储存卡，也用在最常见的消费型固态硬盘和U盘上。

TLC：

三阶储存单元（Triple-Level Cell, TLC），这种架构的原理与MLC类似，但可以在每个储存单元内储存3个信息比特。TLC的写入速度比SLC和MLC慢，寿命也比SLC和MLC短，大约1000次。现在，厂商已不使用TLC这个名字，而是称其为3-bit MLC。（虽然现在SSD、eMMC用TLC Flash不受待见，但我想说，其实够用的~当然有钱上MLC更好了）

V-NAND：

将NAND闪存在垂直方向进行堆叠和互联，藉以提高单位面积的内存容量。最近很火的V-NAND，按存储单元架构来分，也是属于上面三种之一。

Nand Flash存储原理

N-channel MOSFET(N型金氧半场效应晶体管）

Nand Flash存储单位Cell结构如上图，为N-channel MOSFET，利用浮动门（Floating Gate）通过保存电子来保存比特信息。

在控制极施加电压，源极和漏极为低电平，电压形成一个电场，电子可以通过从源极、漏极通过N-Channel穿过二氧化硅到浮动门电路。二氧化硅起绝缘作用。在充电过程中，电子电荷被存储在浮动门电路（隧穿）。在没有电场的情况下，电子无法进入或者逃离浮动门电路。当在控制极中给予反方向电场，可以把浮动门中电子“吸出”。

在SLC类型中，只需要两种状态，所以被充电到一定电势的Cell表示0，反之表示1。MLC一个Cell的电势分为四个等级，分别代表（00,01,10,11），同理TLC有8个等级的电势来代表(000,001,010,011,100,101,110,111）。按此类推，如果以后有n-Bit MLC，那么一个Cell就需要2^{^}n种状态，电势分为2^{^}n个等级。

由于在电子隧穿时候，二氧化硅会损耗，在二氧化硅破损后，原子键断裂，在隧穿的过程中，电子可能会被二氧化硅捕获，使得这里电势变化，影响控制栅极的电压。每个单元都有一个最大的P/E(Program/Erase)循环数量。

参考
[1]https://en.wikipedia.org/wiki/Flash_memory
[2]http://baike.baidu.com/link?url=6p7s9yn68AIIS0iBn6lSbaRwznIHgyK28-uK91v1l9ycUn5K4OoLG_U_cyhvv-UnG_v7sijnwPWygN9kkd-wlq
[3]《Inside Nand Flash Memories》

[4]http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5ODM1OTg2MQ==&mid=205599198&idx=1&sn=a253b557f6472c8cdc5ff89df14d5419&wm=9006_2001#rd