nand flash基础——基本结构

Array

在String中，cell是串行方式连接的，一般32或64个一组，两端分别通过MSL连接到source line，MDL连接到bit line，并分别由晶体管控制开断。每个string和相邻的string（图中是上下方向）共用bit line。control gate是通过wordlines连接在一起。

Page是一个逻辑上的概念，page是由同一根wordline上的cell组成的。一根wordline上的page个数是由cell存储bit的能力决定的。SLC memory 单个cell可以存储1bit信息，MLC则可以存储2bit，TLC是3bit，QLC则是4bit。按照图中示意，bitline 分为even/odd两组，相应的cell也分为了两组，这两组分别属于两个page。

根据以上定义，则一个SLC的设备，一根wordline可以分为两个page，假设总共有65536个cell，则每个page的大小为4KB。

而MLC单个cell可以存储2bit的信息，则从逻辑上又可以进一步细分为两个page，一个是lower page，即由LSB（least significant bit）组成，一个是upper page,由MSL（most significant）组成。这样一个MLC的设备，一根wordline就分为了四个page。类似的，TLC单个cell可以存储3bit的信息，则有lower/middle/upper page。

对于擦除操作，同一组wordline上的所有string是一起进行的，它们组成了一个block。如上图，有两组wordline，WL0[63:0]和WL1[63:0]，对应的分别是block0，block1。

Floorplan

Nand Flash 芯片主要由array构成，同时需要外围电路来实现写读擦除功能。

Array一般分为若干个Plane，每个Plane都有独立的sense amplifier和cache，所以可以同时进行操作。wordline沿水平方向，bitline沿垂直方向，所有的bitline都连接到了sense amplifier上。Row Decoder在两个Plane之间。Row Decoder负责给被选中的string对应的各个wordline上加上合适的偏置。sense amplifier则将电流信号转换为数字量。

外围电路包括charge pumps（电荷泵），voltage regulators（电压调节器），及逻辑电路等。

PAD连接到芯片外部。

参考

Inside NAND Flash Memories