낸드플래시(NAND Flash) 개념정리

낸드플래시를 설명하기 이전에

DRAM과 플래시메모리(Flash Memory)의 차이에 관해 설명하겠습니다.

저장방식에 있어서 DRAM은 캐패시터에 데이터를 저장하는 반면,

플래시메모리는 플로팅게이트(Floating Gate:FG)라는 곳에

데이터를 저장하는 차이가 있습니다.

따라서 DRAM은 휘발성, 플래시메모리는 비휘발성의 특징을 가지게 됩니다.

 

이제 본격적으로 낸드플래시에 대해 설명하도록 하겠습니다.

낸드플래시(NAND Flash)는 반도체 셀이 직렬로 배열되어 있는 플래시 종류로

쓰기속도가 빠릅니다.

그리고 셀을 수직으로 배열하기 때문에

좁은 면적에 많은 셀을 만들 수 있어서

대용량화할 수 있다는 장점을 가지고 있습니다.

 

단점으로는 메모리 중에서 가장 읽기속도가 느리다는 단점이 있습니다.

 

다음으로 NAND Flash 작동원리에 대해 알아보겠습니다.

Control Gate에 전압을 인가하면

Source에서 Drain으로 이동하던 전자가

tunneling으로 Floating Gate로 들어가게 됩니다.

Floating Gate는 산화막에 의해 Isolation이 되어

전원이 끊겨도 데이터가 Floating Gate에 그대로 남아있게 되는 방식입니다.

 

 

 

 

- NAND Flash Write방식

Control Gate와 Drain에 Positive Voltage를 인가하여

Channel에서 이동하는 전자들을 Floating Gate로 끌어당김으로써

낸드플래시 상에 Write 할 수 있습니다.

 

- NAND Flash Read방식

하나의 Bit Line에 다수의 셀이 직렬로 연결되어 있습니다.

따라서 Bit Line에 전압을 인가하면

직렬로 연결된 모든 셀에 전압이 인가가 되고

Control Gate에 전압을 인가한 셀에서만 Channel이 형성됩니다.

 

이 때, Floating Gate상에 전자가 있는 셀은

Control Gate와 Floating Gate간 Electric Field 간섭으로 인해

Channel에 전자가 잘 흐르지 못해 Threshold Voltage가 상대적으로 높아지게 됩니다(Vth>0).

반면에 Floating Gate상에 전자가 없는 셀은

Electric Field 간섭이 일어나지 않으므로 Threshold Voltage가 낮습니다(Vth<0).

 

따라서 읽고자 하는 셀에는 0V의 전압을 인가하고

나머지 셀에는 6~6.5V 전압을 인가합니다.

만약 Floating Gate 상에 전자가 있다면

0V 전압을 인가하였으므로 나머지 셀은 Channel이 형성되는 반면,

읽고자 하는 셀에서는 Open 상태가 됩니다.

그러므로 전류가 잘 흐르지 않게 되고 이를 ‘0’이라는 데이터로 인식합니다.

반대로 Floating Gate 상에 전자가 없다면

0V의 전압을 인가하더라도 Channel이 형성되어 전류가 잘 흐르게 되어

이를 ‘1’이라는 데이터로 인식하게 됩니다.

 

- NAND Flash Erase방식

Floating Gate에 있는 전자를 밖으로 방출하기 위해

Body와 Source에 Positive Voltage를 역으로 인가하는 방식입니다.