6.2.3. Двухтранзисторная ячейка
Для того чтобы обойти недостатки однотранзисторных ячеек памяти, используются различные методы. Одним из модифицированных вариантов ячейки памяти является двухтранзисторная ячейка, содержащая обычный полевой транзистор и транзистор с плавающим затвором (рис. 6.6). Обычный транзистор используется здесь как буферный элемент - для развязки стока транзистора с плавающим затвором и битовой линии.
Несмотря на кажущееся усложнение структуры, двухтранзисторная ячейка имеет практически те же размеры, что и однотранзисторная, позволяя создавать более компактные и хорошо масштабируемые микросхемы памяти. Другое преимущество двухтранзисторной ячейки состоит в том, что здесь для записи и стирания информации используется один и тот же метод квантово-механического туннелирования, не требующий такого высокого напряжения на управляющем затворе, как при использовании метода инжекции горячих электронов.
6.2.4. Ячейка sst
Еще одной разновидностью ячеек flash-памяти является ячейка SST, получившая свое название от фирмы-разработчика Silicon Storage Technology.
SST-ячейка также является однотранзисторной, но конструкция ее отличается от рассмотренной выше (рис. 6.7).
Прежде всего, плавающий затвор здесь смещен в сторону истока и частично располагается над ним. Управляющий затвор имеет изогнутую форму, причем один его край примыкает к области стока, а другой располагается над плавающим затвором. Такая конструкция транзистора позволяет более эффективно размещать заряд на плавающем затворе методом инжекции горячих электронов, а также уверенно контролировать процесс удаления заряда методом туннелирования, не допуская переразряда и появления на плавающем затворе положительного потенциала.
Процесс удаления заряда с плавающего затвора здесь также отличается от аналогичного процесса в обычной однотранзисторной ячейке: туннелирование электронов происходит не в область истока, а в область управляющего затвора, на который для этого подается высокое положительное напряжение.
При помещении заряда на плавающий затвор сток заземляется, а к истоку и управляющему затвору подается положительное напряжение. Управляющий затвор формирует при этом канал проводимости, а напряжение между стоком и истоком «разгоняет» электроны, сообщая им энергию, достаточную для преодоления потенциального барьера, т.е. для туннелирования на плавающий затвор.
Схема организации памяти на SST-ячейках также отличается от организации памяти на обычных однотранзисторных ячейках.
6.2.5. Ячейки slc и mlc
Все рассмотренные выше разновидности ячеек flash-памяти способны хранить только один бит информации - либо «1», либо «0». Считывание этого бита состоит в распознавании только одного из двух возможных значений падения напряжения на транзисторе (напряжения на битовой линии) или, что то же самое, одного из двух значений тока через транзистор, которое в свою очередь соответствует одному из двух уровней заряда на плавающем затворе транзистора. Такие ячейки принято относить к категории одноуровневых ячеек SLC (Single Level Cell). Кроме них существуют и широко используются ячейки, в которых различают не два, а четыре уровня заряда на плавающем затворе. Такие ячейки называются многоуровневыми или MLC-ячейками (MultiLevel Cell). Эти четыре уровня обозначаются четырьмя двухразрядными двоичными числами 00, 01, 10 и 11 (рис. 6.8). Следовательно, MLC-ячейка может хранить не один, а два бита информации, что выгодно отличает ее от SLC-ячейки.
Из-за большей информационной емкости одной ячейки MLC микросхемы памяти на ее основе также имеют большую емкость в сравнении с микросхемами тех же размеров на основе ячеек SLC и, кроме того, получаются дешевле в пересчете на 1 Гб [113].
Однако надежность SSD-накопителей с ячейками MLC ниже в сравнении с накопителями на базе одноуровневых ячеек и для обнаружения и коррекции возможных ошибок приходится использовать помехоустойчивые коды с более сложными алгоритмами декодирования.
Быстродействие микросхем памяти с ячейками MLC ниже, чем у микросхем на основе SLC [114].
В принципе одна ячейка способна хранить и 3, и 4 бита информации, но для этого необходимо будет различать уже 8 или 16 уровней заряда на плавающем затворе, что не так просто. Тем не менее технологией многоуровневых ячеек активно занимается фирма Intel, а сама технология известна под названием Intel Strata Flash.
Существуют и другие типы ячеек flash-памяти.