Микросхемы flash-памяти фирмы Intel. Элементы памяти типа FLASH-файл

МИКРОСХЕМЫ

FLASH-ПАМЯТИ

ф.intel

Использование FLASH-памяти. наряду с основным преимуществом — возможностью быстрого перепрограммирования на плате без использования источников жесткого излучения, может дать разработчику ряд дополнительных выгод. FLASH-память менее капризна к программатору по сравнению с CHMOS EPROM. К тому же, сейчас трудно найти дешевые микросхемы EPROM емкостью меньше 256 К. Поэтому не случайно все больше и больше разработчиков используют в своих изделиях именно FLASH-память.

Запоминающий элемент (ЗЭ) построен на одном МОП-транзисторе с плавающим затвором, выполненным по особой, запатентованной ф.Intel, ETOX (EPROM Thin Oxide) технологии. Полупроводниковая структура этого прибора внешне сходна со структурой ЗЭ рспрограм-мируемых ПЗУ (EPROM). Она содержит подложку р-типа, на которой сформированы п-области стока и истока; над промежутком между ними расположен управляющий затвор, отделенный от подложки окислом SiO,. Между управляющим затвором и подложкой в SiO, сформирована область поликремния, выполняющая функцию второго (плавающего) затвора (ПЗ). В ПЗ может накапливаться заряд электронов. Электрическое поле этого заряда смещает порог открывания транзистора. В результате при номинальном напряжении на управляющем затворе и при отсутствии заряда в ПЗ транзистор проводит, а при наличии заряда — не проводит. Эти состояния и используются для запоминания "0" и "1".

В БИС EPROM стирание информации (удаление зарядов из ПЗ) осуществляется облучением кристалла ультрафиолетовым светом. Одной из наиболее существенных особенностей технологии ETOX является то, что толщину слоя между ПЗ и подложкой удалось уменьшить в сравнении с EPROM более чем в три раза (до 0,01 мкм). Следствием этого стали две особенности транзистора, которые и позволили создать FLASH-память:

- напряжение, используемое при записи (для инжекции электронов в ПЗ), уменьшено до 12 В;

- появилась возможность электрического стирания (удаления заряда из ПЗ) за счет туннельного эффекта при напряжении между стоком и управляющим затвором 12 В.

Эти особенности позволили обеспечить перезапись информации в составе системы и во много раз увеличить число перезаписей.

Для организации накопителя микросхем FLASH-памяти ЗЭ располагаются в прямоугольную матрицу. В каждой строке управляющие затворы объединяются и образуют шины выбора слова. G каждом столбце стоки ЗЭ объединяются и образуют шины выбора разряда (бита), а истоки объединяются и образуют шины, подключаемые к усилителям воспроизведения. Такая схема (NOR) накопителя весьма критична к выполнению стирания. При стирании из ПЗ может быть взято больше электронов, чем было инжектировано при программировании: при этом в ПЗ появляется положительный заряд и транзистор ЗЭ становится проводящим независимо от напряжения на управляющем затворе. Он шунтирует весь столбец ЗЭ в матрице. Вернуть в

работоспособное состояние такую БИС уже невозможно. Чтобы исключить это нежелательное явление. INTEL разработала ряд мер, повлиявших на структуру и организацию работы микросхем:

- специально разработанные итеративные алгоритмы записи и стирания с контролем состояния и завершением процесса по результатам контроля:

- предварительное программирование в алгоритме стирания, когда перед стиранием все ЗЭ матрицы устанавливаются в "О";

- включение в состав микросхемы регистра, хранящего идентификаторы фирмы-производителя и типа микросхемы, что позволяет защитить элемент от ошибок выбора алгоритма;

- встраивание в микросхемы автоматов, реализующих алгоритмы стирания и записи. Это упрощает внешнее управление и защищает от ошибок при организации перезаписи.

Можно выделить три группы микросхем:

1. BULK-ERASE — микросхемы первого поколения, выполненные в виде единого массива (блока). Стирание производится сразу всего массива. К этой группе относятся элементы 28F256,28F512,28FO10,28F020.

2. BOOT-BLOCK — микросхемы с разделением массива памяти на блоки разного размера и с различным уровнем защиты от случайных стираний и записи. Стирание выполняется независимо для каждого блока. Это устройства 28F001.28F200.28F004,28F400.

3. FLASH-FILE — третье поколение FLASH-памяти; это устройства с наибольшим размером массива и разделением массива на блоки одинакового объема с незаг.нсимым стиранием. К этой группе можно отнести микросхемы 28F008, 28F016,28F032.

Характеристики и параметры микросхем приведены в табл.1.

Микросхема 28F008 3-ей группы по архитектуре близка к микросхемам второй группы. Микросхема 28F032 содержит в своем корпусе два кристалла 28FO 16.

Напряжение питания для всех микросхем составляет +5 В. напряжение программирования — +12 В.

Выпускаются устройства, работающие при напряжении +3,3 В. В обозначении таких элементов присутствует буква L. для них характерна большая длительность цикла чтения байта/слова.