메모리-NandFlash란? 구조 및 원리

 

 

 

안녕하세요. 취업한 공대누나입니다.

오늘은 메모리 중에서도 낸드플래쉬 메모리에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

DRAM과 SRAM에 대한 글은 이전에 포스팅했었는데요.

이런 DRAM, SRAM과 Nand Flash 메모리의 가장 큰 차이점을 말씀드리면

RAM들은 휘발성 메모리, 플래시 메모리는 비휘발성 메모리라는 점입니다.

즉, Flash memory는 전원이 꺼져도 정보를 계속 저장할 수 있습니다.

낸드 플래시 메모리는 이러한 플래시 메모리 중 하나입니다.

 

 

1. NandFlash란?

 

낸드플래시는 반도체 셀이 직렬로 배열되어 있는 플래시 종류로 쓰기 속도가 매우 빠릅니다.

그리고 셀을 수직으로 배열하기 때문에 좁은 면적에 많은 셀을 만들 수 있어서

대용량화 할 수 있다는 장점을 가지고 있습니다.

하지만 데이터를 순차적으로 찾아 읽기 때문에 읽기 속도가 느리다는 단점이 있습니다.

 

 

2. NandFlash의 구조

 

 

구조 그림을 보시면 기본적인 모스펫 구조라는 것을 아실 수 있습니다.

여기에 플로팅 게이트가 추가된 형태입니다.

플로팅 게이트에 바로 전자를 저장함으로써 데이터를 저장하는 것입니다.

플로팅 게이트에 전자가 있으면 0 전자가 없으면 1로 인식합니다.

 

 

 

3. NandFlash의 동작 원리

 

1) Write

 

위에서 플로팅 게이트에 전자가 있으면 0이라고 했는데 어떻게 넣으면 될까요?

컨트롤 케이트에 강력한 +전압을 걸어주면 됩니다.

그러면 P-substrate부분에 인력으로 인해 전자가 위쪽으로 모이게 됩니다.

원래 산화막은 기본적으로 절연층으로 되어 있어서 전자가 통과할 수 없습니다.

하지만 고전압을 걸어주게 되면 Source에서 Drain으로 흐르러가던 전자가 산화막을 통과할 수 있습니다.

 

통과한 전자는 플로팅 게이트에 저장되어 전계가 사라져도 산화막에 의해서 외부로 유출되지 않습니다.

그래서 전원이 꺼져도 데이터를 계속 유지할 수 있는 것입니다.

 

 

2) Read

 

Read를 하는 것은 0과 1을 어떻게 구분하는 것을 말합니다.

강한 전압을 인가하게 되면 전자가 Floating gate에 저장되는 반면

약한 전압을 인가하게 되면 넘어올 수 없습니다.

 

전자가 왼쪽 그림처럼 저장이 되어 있으면 전기장에 간섭을 일으켜 채널이 형성되지 않습니다.

(즉 Threshold Voltage가 높아진다고 할 수 있지요)

반대로 저장이 되어 있으면 Threshold Voltage가 낮기 때문에 채널이 형성됩니다.

 

즉 채널이 있는지 없는지에 따라서 0과 1을 구분하는 것입니다.

 

 

3) Erase

 

Erase의 과정은 Write와 반대입니다.

P-substrate에 고전압을 걸어서 쓸 때와 반대 방향의 전계를 형성합니다.

그렇게 플로팅 게이트에 있는 전자를 바디쪽으로 끌어내립니다.

아까와는 다르게 빼내는 과정이라서 우리는 이 과정을 Tunnel Release라고 합니다.

 

 

 

낸드 플래쉬는 USB메모리나, SSD등 저장 매체에 많이 사용합니다.

거의 매일 사용하고 있는데 원리는 참 어려운 것 같습니다.

좀 더 쉬우면 좋을텐데요 ㅎㅎ