[제품] 낸드 플래쉬(NAND Flash)란?

NAND Flash는 플래시 메모리의 한 형태로 비휘발성 메모리이다.

데이터를 자유롭게 읽기, 저장, 삭제가 가능하고 전원이 꺼지더라도 데이터가 보존된다. 디지털카메라나 스마트폰, USB, SSD 등 대용량 저장 장치로 사용된다.

노어플래시(NOR Flash)와는 다르게 셀이 직렬로 연결되어 있기 때문에 읽기 속도가 느리다.

집적도가 매우 높기 때문에 낮은 제조단가로 높은 용량의 칩을 만들 수 있기 때문에 플래시메모리 구조로 선호된다.

 

결국 데이터를 저장한다는 것은 0과 1로 구분가능하다는 뜻이다. 이렇게 구분가능하게끔 데이터를 저장하는 부분을 셀이라 하고 이 셀의 상태에 따라 0과 1을 알 수 있다.

 

-어떤 구조인가?

 

 

데이터를 읽고, 쓰려면 어떤 셀인지 고를 수 있는 좌표설정을 해야한다. 그런 좌표 설정에서 x값을 나타내는 게 BL(BitLine) , y값을 나타내는 게 WL(WordLine)이라고 생각하면 된다. NAND는 한 개의 BL에 셀이 직렬로 연결되어 있다. 셀 각각의 Gate에는 WL1, WL2... 식으로 달려있다. 그래서 한 개의 읽기, 쓰기 동작을 하기 위해서는 WL과 BL의 전압을 동작에 맞게 변화시켜줘야 한다. VNAND에서 몇 단이니 하는 것은 이 직렬구조의 셀이 몇 개 달리는지가 달라지는 것입니다.

이런 한개의 BL단위를 String이라 하고 같은 WL으로 묶인 셀들을 Page (저장단위), 그리고 이들을 모두 합해 Block이라 합니다. 이런 Block들이 모여서 전체 Core를 이룹니다.

 

- 어떻게 저장(Program)하고 삭제(Erase)하는가?

 

일반 모스펫과 다르게 기판과 Gate사이에 Floating Gate가 존재합니다. F-N Tunneling을 이용하여 Floating Gate에 전자들을 가두어 Vth를 변화시킬 수 있습니다. 쉽게 Gate에 높은 전압을 걸어주고 기판 쪽에 0V를 걸어주면 전자들이 Gate 쪽으로 몰리다가 터널링으로 Oxide를 뚫고 Floating gate에 들어가서 갇힌다(Trap). 삭제(Erase) 동작은 전압을 반대로 기판 쪽에 높은 전압을 걸어주면 전자들이 Floating Gate에서 빠져나오게끔 합니다. 

 

전자가 Trap되면 Vth가 올라가서 가고 이때 상태를 0으로 말합니다. 전자가 없으면 1로 말합니다.

 

- 어떻게 읽는가?

 

 

 

NAND Flash는 한 BL에 직렬로 셀이 달려있는데 여기에 무슨 셀이 어떤 상태인지 모릅니다. 이때 내가 원하는 위치의 셀의 데이터 상태를 읽기 위해서 먼저 BL에 전압을 차징 시켜줍니다. 그리고 내가 원하는 셀의 WL은 적당량의 전압(Vread)을 나머지 셀의 WL에는 높은 전압(Vpass)을 걸어줍니다. 만약 내가 읽을 셀의 상태가 '0'이라면 높은 Vth가 형성되었을 거고 해당 셀에서는 Turn On 되지 않아 BL의 차지가 빠지지 않습니다. 내가 읽을 셀의 상태가 '1'이라면 Vth보다 Gate전압이 높기 때문에 Trun On 되어 BL의 차지가 빠져나갑니다. 읽기 동작이 끝난 후에 BL의 상태로 내가 원하는 셀의 데이터 상태를 알 수 있습니다.