技术:基于浮栅技术的恒忆闪存抗X射线设计(图文)

2013-08-29 16:33 来源:电源网 作者:铃铛

恒忆闪存基于浮栅技术。闪存晶体管的绝缘栅极(浮栅)捕获(或排除)电子,因此,晶体管的阈值电压被修改(偏离原始电压值)。在附加的编程和阈压感应电路的辅助下,这种效应可用保存和检索数据。

在写操作期间,闪存内置的电荷泵生成一个高电压值(Vpp),然后被施加到晶体管的控制栅极上。这个过程使电子通过隧道效应进入所谓的半导体结构的浮栅上,电子被俘获在浮栅上的电子陷阱内。最终的状况是一个被写入数据的存储单元,即一个存储二进制数字 “±0”的存储单元。在详细规定的电条件下,应用一个“擦除过程”可以从浮栅上排除电子;然后,存储单元的逻辑值就会切换到二进制数字 “±1”。

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图. 1 对一个闪存晶体管进行写操作

上面简要论述的物理现象就是 “由福勒诺尔德海姆 (FN) 电子隧道效应”。

浮栅内的电子会提高晶体管的阈值电压;在单级闪存单元内,这相当于一个存储二进制数字“0”的存储单元。

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图2 在完成写操作后阈值电压被偏移

值得一提的是,虽然前文论述的现象适用于单级闪存单元,但是同一现象也适用于多级单元设计。测试和实验证明,这个现象对于单级和多级架构都是有效的。

众所周知,高电磁能源可引起浮栅内的被俘电子损失(这相当于损失浮栅内贮存的全部电荷)。结果可能是导致存储单元内存储的逻辑信息丢失。

X射线是一种可能会损害闪存存储的信息的外部高能源。很多质保应用都会用到X射线,例如,在最终测试阶段发现故障后,修理应用电路板时需要使用X射线。X射线可对PCB电路板进行3D断层照相,也能分析电子元器件内部结构。海关用X射线摄影技术检查通关商品。

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图 : 恒忆BGA封装的3D断层照相细节

由于闪存在生命周期内因为多种原因可能会被X射线照射,因此,必须确认两个重要问题:X射线对闪存内容的可靠性有无影响;存储阵列在被X射线照射后是否需要擦除操作并重新写入代码。

乍一看,在经X射线检查后,重新对整个存储阵列进行写操作可能是一个简单、可靠且有成本效益的解决方案。但是,事实并不是这样,因为在很多情况下,重新给闪存编程需要昂贵的测试设备,向每一个需要重新编程的闪存发送串行数据流。这个写操作可能需要几分钟甚至更长时间,从而会重重影响整体制造流程进度。

因此,为避免(如可能)重新写入存储器内容,了解X射线对恒忆存储器存储的数据可靠性的真实影响具有重要意义。

在一个主要的汽车电子系统供应商(恒忆的合作伙伴)支持下,恒忆围绕X射线对存储器数据可靠性的影响问题进行了一次深入的测试分析,详见下文。在这家合作公司中,我们用现有的质量检测设备对待测器件进行了X射线照射。

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X射线 恒忆闪存

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