《FLASH PROGRAMMING 那些事》总结

Posted 2020-10-02

注明来自 http://www.ssdfans.com/?p=5589

以MLC为例：

对FGF（Floating Gate Flash）技术的，MLC programming一般分两步走：先program Lower page，然后program Upper Page。

对某个Cell来说，当写入1时，无需Programming，阈值电压保持不变，还是处于E状态；当写入0时，必须进行Programming，使它的阈值电压落到D范围 ，即E->D。

Programming某个page时，往其所在的WL控制极上施加高电平，衬底接地，对需要Programming的存储单元（如上图绿色圈起来的cell）：1->0，其bitline接地；对不需要Programming的存储单元（如上图红色圈起来的cell）：1->1，bitline拉高，就能抑制其Programming。

由于每个存储单元的体质不一样，有些cell很快就能让其阈值电压跳到D范围，而有些存储单元需要若干次Programming，才能使其到达D。flash采用Program + Verify的方式进行Programming，即开始在WL控制极上施加一个电压，如上图所示，假设Vpgm =19V，让这个电压持续一段时间，然后撤掉，对每个Programming的存储单元进行验证，看其阈值电压是否超过验证电压Vvfy，如果超过，说明达到D状态，这些存储单元的bitline从接地到拉高，让其不再继续Programming，而对那些没有达到D状态的存储单元，还需要继续Programming。Vpgm会加大，比如增加0.5V，Vpgm = 19.5V，继续Programming，verify，直到达到D状态。

 

在Programming upper page之前，flash需要读取该Page，获取page中所有cell的当前状态，然后根据输入，Programming cell到相应的目标状态。

如果当前cell状态处于E，如果写入1，无需Programming，E状态保持不变;如果写入0，则需要Programming该cell到状态D1；   如果当前cell状态处于D，如果写入1，program该cell到D2;如果写入0，则需要Programming该cell到状态D3；

比较一下lower page programming和upper page programming，有以下几个不同：

1.Program upper page时，需先知道当前cell的状态，在programming之前需要读所有的cells； Program lower page时候无需此操作，因为所有cell都处于擦除状态；

2.Program upper page时，需要verify好几个电平，而program lower page时，只需verify一个电平；

3.Program lower page时，E状态和D状态可以隔得比较远，因此program时候可以加更大的初始program电压和更大的步进（step）电压；而Program Upper page时，E，D1，D2，D3之间的间隔比较小，因此program需要更精细的控制电压，不然一下program过头了。比如本来期望从E状态跳跃到D1状态，不小心电压加大了，直接就跳到D2，那就麻烦了。

分两次写最大的问题是，如果在programming upper page时发生异常掉电，那么之前Lower page的数据也丢失。