2bit/cell Multilevel Flash Memory的研究与设计

摘要

作为发展最快的非挥发性存储器，Flash存储器有着可比拟DRAM的随机存取速度，很高的集成度和在线编程擦除能力，在消费类电子，通信技术等许多领域都得到广泛的应用。但是，随着市场对存储密度和容量要求越来越高，传统工艺的lbit/cell的Flash存储器已经不能满足要求。因此，基于Multilevel Cell的Flash技术将成为Flash Memory产品发展的主流和趋势。 本文采用传统Flash工艺技术（SMIC0．22um Flash工艺），分析了MLC技术可行性并给出了基于MLC技术的Flash系统架构。根据对系统架构的划分，对数字模块和模拟模块分别进行了线路级设计。并且根据MLC技术的要求，对部分模拟电路作了性能上的改进，比如9V正高压泵和Regulator电路和敏感放大器电路。 此外，本文还提出了一种阶梯脉冲式的分组编程算法。根据不同的待编程数据和存储单元的状态，系统可以选择不同的编程电压和分组方式，提高了编程的效率和均一性，有效缩短了编程时间。 与传统1bit/cell的Flash存储器比较，本文设计的MLC技术Flash在随机存取速度上相仿，但在电路的性能和编程时间和精度上要明显优于传统lbit/cell的Flash。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章概论

1.1 FLASH和MLC技术的介绍

1.1.1FLASH的概念

1.1.2 FLASH的编程和擦除

1.1.3 MLC技术

1.2研究的现实意义

1.3研究的目标和重点

第二章可行性分析和系统架构

2.1可行性分析

2.2系统架构

2.3小结

第三章数字模块的设计

3.1指令集接口

3.2内部擦除编程状态机

3.2.1嵌入式编程流程

3.2.2嵌入式擦除流程

3.3行列译码电路

3.3.1行地址译码控制电路

3.3.2列译码电路

3.4地址锁存和遍历电路

3.5地址跳变探测(Address Transition Detect)

3.5.1单边沿触发ATD电路

3.5.2双边沿触发ATD电路

3.6信息配置模块(Content Access Memory)

3.6.1 CAM Cell

3.6.2 配置类CAM

3.6.3 保护类CAM

3.7小结

第四章模拟模块的设计

4.1带隙基准源

4.2时钟产生电路

4.3正负高压电荷泵和Regulator

4.3.1 9v正高压泵和Regulator

4.3.2 6v正高压泵和Regulator

4.3.3负高压泵和Regulator

4.4 Read Boost电路

4.5读出敏感放大器

4.6负高压传输控制电路

4.7小结

第五章结果和讨论

5.1总体仿真

5.1.1读操作指令(Read)

5.1.2自动识别模式指令(Autoselect Mode)

5.1.3编程指令(Program)

5.1.4扇区擦除指令和全芯片擦除指令(Erase)

5.2性能比较

5.2.1随机读取速度的比较

5.2.2编程性能的比较

5.3展望

参考文献

致谢