フラッシュメモリに寿命があるのはなぜですか?


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フラッシュメモリは、メモリストレージが「劣化」するまで、100000〜1000000回だけ再プログラムできることを読んだことがあります。

他の種類のメモリではなく、フラッシュで正確にこれが発生するのはなぜですか。

編集:これが起こるのはフラッシュだけではないので、少し一般化し、この問題のあるメモリについて問い合わせたいと思います。また、これらのメモリタイプ間の摩耗は、同じ現象が原因で発生しますか?


前提は間違っています。EEPROMおよびFRAM(強誘電体)不揮発性メモリにも摩耗メカニズムがあります。
スペロペファニー14


@SpehroPefhanyフラッシュとEEPROMは最近では基本的に同一ですが、唯一の違いはフラッシュがバイトではなくブロックで配線されていることです。
ニックT 14

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私が理解しているように、NORフラッシュはFowler-Nordheimトンネリング(EEPROMと同様)ではなく、UV-EPROMのようなホットキャリア注入でプログラムされています。HCIの使用は、細胞へのより速い損傷を引き起こすため、この質問に関連しています。NANDフラッシュは、プログラミングにFowler-Nordheimトンネリングが使用されるため、EEPROMに似ています。各技術の現在の市場シェアがわからないが、NANDはかなり急速に上昇していると思う。
スペロペファニー14

回答:


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FRAM(強誘電体メモリ)について話すことはできませんが、フローティングゲートを使用して電荷を保存する技術(EEPROMやフラッシュを含むあらゆる形式のEPROM)は、非常に薄い絶縁性酸化シリコンバリアを通過する電子に依存しますゲートの電荷量。

問題は、酸化物バリアが完全ではないことです。シリコンダイの上に「成長」するため、結晶粒界の形で一定数の欠陥が含まれます。これらの境界は、トンネル電子をほぼ恒久的に「トラップ」する傾向があり、これらのトラップされた電子からの電界はトンネル電流を妨害します。最終的に、セルを書き込み不能にするのに十分な電荷がトラップされます。

トラップメカニズムは非常に低速ですが、デバイスに書き込みサイクルの有限数を与えるには十分です。明らかに、製造業者が引用した数値は、多くのデバイスで測定された統計的な平均値です(安全マージンが埋め込まれています)。


100回の消去/書き込みサイクル(最小100、通常は1000回のみ)のフラッシュ耐久性の数値を見ました。
スペロペファニー14

@SpehroPefhany:これは20 nm TLC(8レベル/セル、3ビット)に典型的です。それらのスケールでは、わずかな電子でさえ1レベルのシフトを引き起こす可能性があります。MLC(2ビット、4レベル)のレベル間隔は2倍ですが、効果は線形ではなく、MLCの書き込み耐久性は2倍以上です。
MSalters

これを克服する興味深い(おそらく実行不可能な)方法が1年以上前にこの記事arstechnica.com/science/2012/11/で紹介されました。また、フラッシュメモリに何が起こるかを示す図も含まれています。
qw3n 14

@MSaltersこれはマイクロチップでした。彼らのグレシャムまたはファブからだと思います。PIC18F97J60。私はレベルやnmを知りません(その種の詳細については議論していないようです)が、メモリ担当者が達成していることに近いとは思えません。
スペロペファニー14
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