DRAM與NAND的區(qū)別及工作原理

本文就DRAM與NAND在工作原理上做比較，弄清兩者的區(qū)別：

什么是DRAM？

DRAM（Dynamic Random Access Memory），即動態(tài)隨機(jī)存取存儲器，最為常見的系統(tǒng)內(nèi)存。DRAM 只能將數(shù)據(jù)保持很短的時間。為了保持?jǐn)?shù)據(jù)，DRAM使用電容存儲，所以必須隔一段時間刷新（refresh）一次，如果存儲單元沒有被刷新，存儲的信息就會丟失。 （關(guān)機(jī)就會丟失數(shù)據(jù)）

工作原理

動態(tài)RAM的工作原理 動態(tài)RAM也是由許多基本存儲元按照行和列地址引腳復(fù)用來組成的。

DRAM數(shù)據(jù)線

3管動態(tài)RAM的基本存儲電路如圖所示。在這個電路中，讀選擇線和寫選擇線是分開的，讀數(shù)據(jù)線和寫數(shù)據(jù)線也是分開的。

寫操作時，寫選擇線為“1”，所以Q1導(dǎo)通，要寫入的數(shù)據(jù)通過Q1送到Q2的柵極，并通過柵極電容在一定時間內(nèi)保持信息。

讀操作時，先通過公用的預(yù)充電管Q4使讀數(shù)據(jù)線上的分布電容CD充電，當(dāng)讀選擇線為高電平有效時，Q3處于可導(dǎo)通的狀態(tài)。若原來存有“1”，則Q2導(dǎo)通，讀數(shù)據(jù)線的分布電容CD通過Q3、Q2放電，此時讀得的信息為“0”，正好和原存信息相反；若原存信息為“0”，則Q3盡管具備導(dǎo)通條件，但因為Q2截止，所以，CD上的電壓保持不變，因而，讀得的信息為“1”?？梢?，對這樣的存儲電路，讀得的信息和原來存入的信息正好相反，所以要通過讀出放大器進(jìn)行反相再送往數(shù)據(jù)總線。

什么是NAND？

NAND閃存是一種比硬盤驅(qū)動器更好的存儲設(shè)備，在不超過4GB的低容量應(yīng)用中表現(xiàn)得猶為明顯。隨著人們持續(xù)追求功耗更低、重量更輕和性能更佳的產(chǎn)品，NAND被證明極具吸引力。NAND閃存是一種非易失性存儲技術(shù)，即斷電后仍能保存數(shù)據(jù)。它的發(fā)展目標(biāo)就是降低每比特存儲成本、提高存儲容量。

工作原理

閃存結(jié)合了EPROM的高密度和EEPROM結(jié)構(gòu)的變通性的優(yōu)點。

EPROM是指其中的內(nèi)容可以通過特殊手段擦去，然后重新寫入。其基本單元電路如下圖所示。常采用浮空柵雪崩注入式MOS電路，簡稱為FAMOS。它與MOS電路相似，是在N型基片上生長出兩個高濃度的P型區(qū)，通過歐姆接觸分別引出源極S和漏極D。在源極和漏極之間有一個多晶硅柵極浮空在絕緣層中，與四周無直接電氣聯(lián)接。這種電路以浮空柵極是否帶電來表示存1或者0，浮空柵極帶電后（例如負(fù)電荷），就在其下面，源極和漏極之間感應(yīng)出正的導(dǎo)電溝道，使MOS管導(dǎo)通，即表示存入0.若浮空柵極不帶電，則不能形成導(dǎo)電溝道，MOS管不導(dǎo)通，即存入1。

EPROM基本單元結(jié)構(gòu)

EEPROM基本存儲單元電路的工作原理如圖所示。與EPROM相似，它是在EPROM基本單元電路的浮空柵極的上面再生成一個浮空柵，前者稱為第一級浮空柵，后者稱為第二級浮空柵。可給第二級浮空柵引出一個電極，使第二級浮空柵極接某一電壓VG。若VG為正電壓，第一浮空柵極與漏極之間產(chǎn)生隧道效應(yīng)，使電子注入第一浮空柵極，即編程寫入。若使VG為負(fù)電壓，強(qiáng)使第一浮空柵極的電子散失，即擦除。擦除后可重新寫入。

EEPROM單元結(jié)構(gòu)

閃存的基本單元電路與EEPROM類似，也是由雙層浮空柵MOS管組成。但是第一層?xùn)沤橘|(zhì)很薄，作為隧道氧化層。寫入方法與EEPROM相同，在第二級浮空柵加正電壓，使電子進(jìn)入第一級浮空柵。讀出方法與EPROM相同。擦除方法是在源極加正電壓利用第一級浮空柵與漏極之間的隧道效應(yīng)，將注入到浮空柵的負(fù)電荷吸引到源極。由于利用源極加正電壓擦除，因此各單元的源極聯(lián)在一起，這樣，擦除不能按字節(jié)擦除，而是全片或者分塊擦除。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的改進(jìn)，閃存也實現(xiàn)了單晶體管設(shè)計，主要就是在原有的晶體管上加入浮空柵和選擇柵，

NAND閃存單元結(jié)構(gòu)

NAND閃存陣列分為一系列128kB的區(qū)塊（block），這些區(qū)塊是NAND器件中最小的可擦除實體。擦除一個區(qū)塊就是把所有的位（bit）設(shè)置為“1”（而所有字節(jié)（byte）設(shè)置為FFh）。有必要通過編程，將已擦除的位從“1”變?yōu)?ldquo;0”。最小的編程實體是字節(jié)（byte）。一些NOR閃存能同時執(zhí)行讀寫操作。雖然NAND不能同時執(zhí)行讀寫操作，它可以采用稱為“映射（shadowing）”的方法，在系統(tǒng)級實現(xiàn)這一點。這種方法在個人電腦上已經(jīng)沿用多年，即將BIOS從速率較低的ROM加載到速率較高的RAM上。