Транзистор с плавающим затвором
Транзи́стор с пла́вающим затво́ром — разновидность полевого МОП-транзистора, используемая в различных устройствах энергонезависимой памяти: флэш-памяти, EEPROM.
Содержание
Разновидности
Транзисторы с электрическим программированием и ультрафиолетовым стиранием (ЛИЗМОП)
ЛИЗМОП (англ. FAMOS — Floating gate Avalanche injection Metal Oxide Semiconductor) — полевой МОП-транзистор с лавинной инжекцией заряда, базовый элемент одного из вариантов энергонезависимых постоянных запоминающих устройств.
Конструкция транзистора была предложена Фроман-Бенчковским в 1971 году и отличается от обычного полевого транзистора наличием «плавающего затвора», то есть проводящей области над каналом, которая изолирована от других частей структуры и на которой можно сохранять электрический заряд. Изменение величины заряда на плавающем затворе приводит к сдвигу вольт-амперной характеристики транзистора, что и используется для кодирования логических состояний 1 и 0. Для переноса электронов из подложки на плавающий затвор используется явление лавинного пробоя перехода исток (сток) — подложка («лавинная инжекция»), а для удаления электронов из плавающего затвора структура облучается ультрафиолетовым светом (УФ) через специальное окно в корпусе микросхемы, прозрачное для УФ и возбуждённые фотонами электроны из плавающего затвора возвращаются в подложку. Существует два варианта конструкции транзистора, отличающиеся наличием или отсутствием обычного управляющего затвора (варианты «с плавающим затвором» и «с двойным затвором»).
Недостатком ЛИЗМОП-транзисторов является ограниченное число перезаписей информации (порядка 100) и невозможность изменения информации в отдельно взятой ячейке памяти без стирания информации во всей запоминающей матрице микросхемы. Поэтому в 1980-е годы ЛИЗМОП-структуры были вытеснены другими конструкциями энергонезависимой памяти, позволяющими стирать информацию чисто электрическим способом.
Транзисторы с электрическим программированием и стиранием
В таких транзисторах изменение электрического заряда внутреннего, изолированного слоями диэлектрика затвора производится чисто электрическим способом без применения ультрафиолетового излучения, но принцип действия сохраняется. Изменение заряда плавающего затвора происходит за счет туннелирования электронов и обратимого лавинного пробоя тончайших (порядка нескольких нм) слоёв диэлектрика, обусловленные высокой напряжённостью электрического поля в диэлектрике. При изменении электрического заряда на плавающем затворе изменяется вид вольт-амперной характеристики структуры, в частности, изменяется напряжение отсечки при управлении изменением напряжения на управляющем затворе, что позволяет в этой структуре хранить 1 бит информации. Так как заряд плавающего, изолированного от всех электрических цепей затвора сохраняется (при не очень сильных электрических полях в слоях диэлектрика), микросхемы, построенные на таких структурах, сохраняют информацию при отключённом напряжении питания.
Широко применяется в типах флеш-памяти, допускающих (по данным на 2010 год) по крайней мере 100 тысяч циклов перезаписи для SLC (однобитных ячеек) и 10 тысяч — для MLC (хранение 2 бит в ячейке в виде одного из четырёх уровней)[1]. Такая память изготавливается по техпроцессам вплоть до 19—16 нм. Приблизительно в 2011—2012 годах всеми производителями флеш-памяти были внедрены воздушные промежутки между управляющими линиями, позволившие продолжить масштабирование далее 24—26 нм[2][3]. Из-за проблем с дальнейшим масштабированием, с 2014—2015 года некоторые производители (Samsung) начали массовый выпуск 24- и 32-слойной 3D NAND[4], в которой для хранения информации используются не транзисторы с плавающим затвором, а ячейки на базе технологии CTF[5].
См. также
Напишите отзыв о статье "Транзистор с плавающим затвором"
Примечания
- ↑ [static.usenix.org/legacy/events/fast10/tech/full_papers/boboila.pdf Write Endurance in Flash Drives: Measurements and Analysis] // FAST’10 Proceedings of the 8th USENIX conference on File and storage technologies, 2010
- ↑ Jeongdong Choe (TechInsights). [www.eetimes.com/author.asp?section_id=36&doc_id=1319041 Comparing Leading-Edge NAND Flash Memories] (англ.), EETimes (25 July 2013). Проверено 11 января 2015. «All the NAND manufacturers adopted an air-gap process to achieve high performance and reliability. Toshiba implemented an air-gap process on its 19nm NAND device, while Samsung adopted it on 21nm. IMFT has used a more mature air-gap process on both the wordline and bitline structure since its 25nm NAND technology.».
- ↑ Nirmal Ramaswamy, Thomas Graettinger, (Micron). [www.eetasia.com/STATIC/PDF/201307/EEOL_2013JUL05_STOR_TA_01.pdf?SOURCES=DOWNLOAD NAND flash scaling: 20nm node and below. Here are some of the fundamental cell design issues considered and addressed to arrive at this planar cell technology.] (англ.), EE Times-Asia (5 July 2013). Проверено 11 января 2015. «This had already become a problem at the 25nm node requiring the deployment of airgap between the cells to reduce interference».
- ↑ Peter Clarke. [www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1323644 NAND, DRAM 3D-Transition Roadmaps] (англ.), EETimes (25 August 2014). Проверено 11 января 2015.
- ↑ Dick James. [www.chipworks.com/en/technical-competitive-analysis/resources/blog/samsung-v-nand-flash/ The Second Shoe Drops – Samsung V-NAND Flash] (англ.), ChipWorks (August 5, 2014). Проверено 11 января 2015.
Ссылки
- Дьяконов В. П. Лавинные транзисторы и их применение в импульсных устройствах. М. «Советское радио», 1973, 208 с.
- Дьяконов В. П. Запоминающие устройства на лавинных полупроводниковых приборах. Известия вузов. Приборостроение. т. XXIII, № 4, 1975, с. 86-91.
- Дьяконов В. П. Intel. Новейшие информационные технологии. Достижения и люди. М.: СОЛОН-Пресс, 2004, 416 с.
- Лебедев А. И. Физика полупроводниковых приборов. Физматлит, 2008.
- Hasler, Paul, Bradley A. Minch, and Chris Diorio.[homes.cs.washington.edu/~diorio/Publications/CoAuthConfPapers/PaulHasler/Floatgate_dev.pdf Floating-gate devices: they are not just for digital memories any more.]" Proceedings of the 1999 IEEE International Symposium on Circuits and Systems, 1999. (ISCAS’99). Vol. 2. IEEE, 1999 doi:10.1109/ISCAS.1999.780740 (англ.)
- Kwok K. Ng. [onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/9781118014769.ch46/summary 46. Floating-Gate Avalanche-Injection Metal-Oxide-Semiconductor Transistor] // [onlinelibrary.wiley.com/book/10.1002/9781118014769 Complete Guide to Semiconductor Devices]. — Second Edition. — John Wiley & Sons, 2002. — ISBN 9781118014769. — DOI:10.1002/9781118014769.ch46
Отрывок, характеризующий Транзистор с плавающим затвором
«Как мог быть в нерешимости государь?» подумал Ростов, а потом даже и эта нерешительность показалась Ростову величественной и обворожительной, как и всё, что делал государь.Нерешительность государя продолжалась одно мгновение. Нога государя, с узким, острым носком сапога, как носили в то время, дотронулась до паха энглизированной гнедой кобылы, на которой он ехал; рука государя в белой перчатке подобрала поводья, он тронулся, сопутствуемый беспорядочно заколыхавшимся морем адъютантов. Дальше и дальше отъезжал он, останавливаясь у других полков, и, наконец, только белый плюмаж его виднелся Ростову из за свиты, окружавшей императоров.
В числе господ свиты Ростов заметил и Болконского, лениво и распущенно сидящего на лошади. Ростову вспомнилась его вчерашняя ссора с ним и представился вопрос, следует – или не следует вызывать его. «Разумеется, не следует, – подумал теперь Ростов… – И стоит ли думать и говорить про это в такую минуту, как теперь? В минуту такого чувства любви, восторга и самоотвержения, что значат все наши ссоры и обиды!? Я всех люблю, всем прощаю теперь», думал Ростов.
Когда государь объехал почти все полки, войска стали проходить мимо его церемониальным маршем, и Ростов на вновь купленном у Денисова Бедуине проехал в замке своего эскадрона, т. е. один и совершенно на виду перед государем.
Не доезжая государя, Ростов, отличный ездок, два раза всадил шпоры своему Бедуину и довел его счастливо до того бешеного аллюра рыси, которою хаживал разгоряченный Бедуин. Подогнув пенящуюся морду к груди, отделив хвост и как будто летя на воздухе и не касаясь до земли, грациозно и высоко вскидывая и переменяя ноги, Бедуин, тоже чувствовавший на себе взгляд государя, прошел превосходно.
Сам Ростов, завалив назад ноги и подобрав живот и чувствуя себя одним куском с лошадью, с нахмуренным, но блаженным лицом, чортом , как говорил Денисов, проехал мимо государя.
– Молодцы павлоградцы! – проговорил государь.
«Боже мой! Как бы я счастлив был, если бы он велел мне сейчас броситься в огонь», подумал Ростов.
Когда смотр кончился, офицеры, вновь пришедшие и Кутузовские, стали сходиться группами и начали разговоры о наградах, об австрийцах и их мундирах, об их фронте, о Бонапарте и о том, как ему плохо придется теперь, особенно когда подойдет еще корпус Эссена, и Пруссия примет нашу сторону.
Но более всего во всех кружках говорили о государе Александре, передавали каждое его слово, движение и восторгались им.
Все только одного желали: под предводительством государя скорее итти против неприятеля. Под командою самого государя нельзя было не победить кого бы то ни было, так думали после смотра Ростов и большинство офицеров.
Все после смотра были уверены в победе больше, чем бы могли быть после двух выигранных сражений.
На другой день после смотра Борис, одевшись в лучший мундир и напутствуемый пожеланиями успеха от своего товарища Берга, поехал в Ольмюц к Болконскому, желая воспользоваться его лаской и устроить себе наилучшее положение, в особенности положение адъютанта при важном лице, казавшееся ему особенно заманчивым в армии. «Хорошо Ростову, которому отец присылает по 10 ти тысяч, рассуждать о том, как он никому не хочет кланяться и ни к кому не пойдет в лакеи; но мне, ничего не имеющему, кроме своей головы, надо сделать свою карьеру и не упускать случаев, а пользоваться ими».
В Ольмюце он не застал в этот день князя Андрея. Но вид Ольмюца, где стояла главная квартира, дипломатический корпус и жили оба императора с своими свитами – придворных, приближенных, только больше усилил его желание принадлежать к этому верховному миру.
Он никого не знал, и, несмотря на его щегольской гвардейский мундир, все эти высшие люди, сновавшие по улицам, в щегольских экипажах, плюмажах, лентах и орденах, придворные и военные, казалось, стояли так неизмеримо выше его, гвардейского офицерика, что не только не хотели, но и не могли признать его существование. В помещении главнокомандующего Кутузова, где он спросил Болконского, все эти адъютанты и даже денщики смотрели на него так, как будто желали внушить ему, что таких, как он, офицеров очень много сюда шляется и что они все уже очень надоели. Несмотря на это, или скорее вследствие этого, на другой день, 15 числа, он после обеда опять поехал в Ольмюц и, войдя в дом, занимаемый Кутузовым, спросил Болконского. Князь Андрей был дома, и Бориса провели в большую залу, в которой, вероятно, прежде танцовали, а теперь стояли пять кроватей, разнородная мебель: стол, стулья и клавикорды. Один адъютант, ближе к двери, в персидском халате, сидел за столом и писал. Другой, красный, толстый Несвицкий, лежал на постели, подложив руки под голову, и смеялся с присевшим к нему офицером. Третий играл на клавикордах венский вальс, четвертый лежал на этих клавикордах и подпевал ему. Болконского не было. Никто из этих господ, заметив Бориса, не изменил своего положения. Тот, который писал, и к которому обратился Борис, досадливо обернулся и сказал ему, что Болконский дежурный, и чтобы он шел налево в дверь, в приемную, коли ему нужно видеть его. Борис поблагодарил и пошел в приемную. В приемной было человек десять офицеров и генералов.
В то время, как взошел Борис, князь Андрей, презрительно прищурившись (с тем особенным видом учтивой усталости, которая ясно говорит, что, коли бы не моя обязанность, я бы минуты с вами не стал разговаривать), выслушивал старого русского генерала в орденах, который почти на цыпочках, на вытяжке, с солдатским подобострастным выражением багрового лица что то докладывал князю Андрею.
– Очень хорошо, извольте подождать, – сказал он генералу тем французским выговором по русски, которым он говорил, когда хотел говорить презрительно, и, заметив Бориса, не обращаясь более к генералу (который с мольбою бегал за ним, прося еще что то выслушать), князь Андрей с веселой улыбкой, кивая ему, обратился к Борису.
Борис в эту минуту уже ясно понял то, что он предвидел прежде, именно то, что в армии, кроме той субординации и дисциплины, которая была написана в уставе, и которую знали в полку, и он знал, была другая, более существенная субординация, та, которая заставляла этого затянутого с багровым лицом генерала почтительно дожидаться, в то время как капитан князь Андрей для своего удовольствия находил более удобным разговаривать с прапорщиком Друбецким. Больше чем когда нибудь Борис решился служить впредь не по той писанной в уставе, а по этой неписанной субординации. Он теперь чувствовал, что только вследствие того, что он был рекомендован князю Андрею, он уже стал сразу выше генерала, который в других случаях, во фронте, мог уничтожить его, гвардейского прапорщика. Князь Андрей подошел к нему и взял за руку.
