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Nand flash

LUN → CE → Die → Plane → Bank → Block → Page​

  1. Block 是擦除操作的最小单位
  2. Page 是读写操作的最小单位,常见的Nand Flash多数是2KB,最新的是4KB、8KB
  3. 硬件电路只支持 “一次性操作一个 Page 的所有单元”,因此读写必须以 Page 为单位
  4. 写入前必须先擦除对应的Block
  5. 栅极堆叠(Gate-Stacked) 和沟道堆叠(Channel-Stacked)两种结构均需解决 “垂直互联”,如何连接不同层的字线 WL 和位线 BL
  6. WL BL SSL 三个控制线构成三维浮栅晶体管的索引信号,确定WL 和SSL,读写所有的BL,也就是一个Page
  7. 不同WL的晶体管是串联在一起的,除了需要读取的管,其他的会在读取的时候被强制导通,避免影响需要读取的晶体管
WL(Word Line,字线)
  • 位置:WL 是平行于浮栅晶体管控制栅的金属或多晶硅连线,贯穿整个存储阵列的行方向(类似 “横线”)。
  • 连接方式:同一行(Row)中所有浮栅晶体管的控制栅都与同一条 WL 相连。一个 Page 内的所有存储单元通常属于同一行,共享一条 WL
  • 写入:向 WL 施加高电压(如 10-20V),通过 “热电子注入” 或 “F-N 隧穿效应”,将电子注入浮栅(存储 “0”)。
  • 读取:向 WL 施加中等电压(如 2-5V),根据晶体管是否导通判断浮栅是否带电荷(即区分 “0” 和 “1”)。
  • 擦除:擦除操作针对整个 Block(块),此时 WL 接地,衬底施加高电压,通过 F-N 隧穿效应让浮栅释放电荷(恢复为 “1”)。
BL(Bit Line,位线)
  • 位置:BL 是垂直于 WL 的金属连线,沿存储阵列的列方向延伸(类似 “竖线”)。
  • 连接方式:同一列(Column)中所有浮栅晶体管的漏极通过接触孔(Contact)与同一条 BL 相连。
  • 材料:通常采用铝或铜,以降低连线电阻,提高信号传输速度。
  • BL 是数据信号的 “传输通道”,负责将存储单元的状态(导通 / 截止)转化为电信号并传递给外部电路
  • 一条 BL 对应一列存储单元,每列中的每个单元对应一个 “位”(bit)
SSL GSL(源极选择,漏级选择)
  • 通过TSG管选择一个string
MAC计算
  1. input :SSL
    1. 每个SSL表示input的一位
  2. output :BL
    1. 每个BL表示output的1位,
    2. 8个连续的BL组成一个8位的输出
    3. BL经过高精度ADC量化后,再根据每个bit的二进制单位分别进行左移,再累加,得到乘法的结果
  3. weight : cell中存储的数据
  4. WL :选中一批权重
单次MAC计算规模
  1. 矩阵乘法 MNK
  2. SSL input: 所有乘完需要累加的input的指定位,input矩阵的一行(K个)的每个指定位
    1. 拆分input的 K
  3. BL output:一个BL表示一批input的一位 和weight的位乘加的结果,一次性最多输出 N个结果的1位
    1. 拆分output的 N
  4. WL weight:选中一批权重的指定位,可以用来选定权重批次,或者权重的位index
    1. 支持用于拆分权重的 N 或者 bit index

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