DRAM與NAND的區(qū)別及工作原理

本文就DRAM與NAND在工作原理上做比較，弄清兩者的區(qū)別：

什么是DRAM？

DRAM（Dynamic Random Access Memory），即動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，最為常見的系統(tǒng)內(nèi)存。DRAM 只能將數(shù)據(jù)保持很短的時(shí)間。為了保持?jǐn)?shù)據(jù)，DRAM使用電容存儲(chǔ)，所以必須隔一段時(shí)間刷新（refresh）一次，如果存儲(chǔ)單元沒有被刷新，存儲(chǔ)的信息就會(huì)丟失。 （關(guān)機(jī)就會(huì)丟失數(shù)據(jù)）

工作原理

動(dòng)態(tài)RAM的工作原理 動(dòng)態(tài)RAM也是由許多基本存儲(chǔ)元按照行和列地址引腳復(fù)用來(lái)組成的。

DRAM數(shù)據(jù)線

3管動(dòng)態(tài)RAM的基本存儲(chǔ)電路如圖所示。在這個(gè)電路中，讀選擇線和寫選擇線是分開的，讀數(shù)據(jù)線和寫數(shù)據(jù)線也是分開的。

寫操作時(shí)，寫選擇線為“1”，所以Q1導(dǎo)通，要寫入的數(shù)據(jù)通過(guò)Q1送到Q2的柵極，并通過(guò)柵極電容在一定時(shí)間內(nèi)保持信息。

讀操作時(shí)，先通過(guò)公用的預(yù)充電管Q4使讀數(shù)據(jù)線上的分布電容CD充電，當(dāng)讀選擇線為高電平有效時(shí)，Q3處于可導(dǎo)通的狀態(tài)。若原來(lái)存有“1”，則Q2導(dǎo)通，讀數(shù)據(jù)線的分布電容CD通過(guò)Q3、Q2放電，此時(shí)讀得的信息為“0”，正好和原存信息相反；若原存信息為“0”，則Q3盡管具備導(dǎo)通條件，但因?yàn)镼2截止，所以，CD上的電壓保持不變，因而，讀得的信息為“1”?？梢姡瑢?duì)這樣的存儲(chǔ)電路，讀得的信息和原來(lái)存入的信息正好相反，所以要通過(guò)讀出放大器進(jìn)行反相再送往數(shù)據(jù)總線。

什么是NAND？

NAND閃存是一種比硬盤驅(qū)動(dòng)器更好的存儲(chǔ)設(shè)備，在不超過(guò)4GB的低容量應(yīng)用中表現(xiàn)得猶為明顯。隨著人們持續(xù)追求功耗更低、重量更輕和性能更佳的產(chǎn)品，NAND被證明極具吸引力。NAND閃存是一種非易失性存儲(chǔ)技術(shù)，即斷電后仍能保存數(shù)據(jù)。它的發(fā)展目標(biāo)就是降低每比特存儲(chǔ)成本、提高存儲(chǔ)容量。

工作原理

閃存結(jié)合了EPROM的高密度和EEPROM結(jié)構(gòu)的變通性的優(yōu)點(diǎn)。

EPROM是指其中的內(nèi)容可以通過(guò)特殊手段擦去，然后重新寫入。其基本單元電路如下圖所示。常采用浮空柵雪崩注入式MOS電路，簡(jiǎn)稱為FAMOS。它與MOS電路相似，是在N型基片上生長(zhǎng)出兩個(gè)高濃度的P型區(qū)，通過(guò)歐姆接觸分別引出源極S和漏極D。在源極和漏極之間有一個(gè)多晶硅柵極浮空在絕緣層中，與四周無(wú)直接電氣聯(lián)接。這種電路以浮空柵極是否帶電來(lái)表示存1或者0，浮空柵極帶電后（例如負(fù)電荷），就在其下面，源極和漏極之間感應(yīng)出正的導(dǎo)電溝道，使MOS管導(dǎo)通，即表示存入0.若浮空柵極不帶電，則不能形成導(dǎo)電溝道，MOS管不導(dǎo)通，即存入1。

EPROM基本單元結(jié)構(gòu)

EEPROM基本存儲(chǔ)單元電路的工作原理如圖所示。與EPROM相似，它是在EPROM基本單元電路的浮空柵極的上面再生成一個(gè)浮空柵，前者稱為第一級(jí)浮空柵，后者稱為第二級(jí)浮空柵?？山o第二級(jí)浮空柵引出一個(gè)電極，使第二級(jí)浮空柵極接某一電壓VG。若VG為正電壓，第一浮空柵極與漏極之間產(chǎn)生隧道效應(yīng)，使電子注入第一浮空柵極，即編程寫入。若使VG為負(fù)電壓，強(qiáng)使第一浮空柵極的電子散失，即擦除。擦除后可重新寫入。

EEPROM單元結(jié)構(gòu)

閃存的基本單元電路與EEPROM類似，也是由雙層浮空柵MOS管組成。但是第一層?xùn)沤橘|(zhì)很薄，作為隧道氧化層。寫入方法與EEPROM相同，在第二級(jí)浮空柵加正電壓，使電子進(jìn)入第一級(jí)浮空柵。讀出方法與EPROM相同。擦除方法是在源極加正電壓利用第一級(jí)浮空柵與漏極之間的隧道效應(yīng)，將注入到浮空柵的負(fù)電荷吸引到源極。由于利用源極加正電壓擦除，因此各單元的源極聯(lián)在一起，這樣，擦除不能按字節(jié)擦除，而是全片或者分塊擦除。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的改進(jìn)，閃存也實(shí)現(xiàn)了單晶體管設(shè)計(jì)，主要就是在原有的晶體管上加入浮空柵和選擇柵，

NAND閃存單元結(jié)構(gòu)

NAND閃存陣列分為一系列128kB的區(qū)塊（block），這些區(qū)塊是NAND器件中最小的可擦除實(shí)體。擦除一個(gè)區(qū)塊就是把所有的位（bit）設(shè)置為“1”（而所有字節(jié)（byte）設(shè)置為FFh）。有必要通過(guò)編程，將已擦除的位從“1”變?yōu)椤?”。最小的編程實(shí)體是字節(jié)（byte）。一些NOR閃存能同時(shí)執(zhí)行讀寫操作。雖然NAND不能同時(shí)執(zhí)行讀寫操作，它可以采用稱為“映射（shadowing）”的方法，在系統(tǒng)級(jí)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。這種方法在個(gè)人電腦上已經(jīng)沿用多年，即將BIOS從速率較低的ROM加載到速率較高的RAM上。