在前文《深入了解一下SSD的相关内容》一文中我们介绍了SSD硬盘的内部结构和存储颗粒的读写特性。本文我们将进一步深入存储颗粒,介绍其中内部的更多细节以及与此相关的一些术语。
我们继续深入到SSD的内部,SSD闪存颗粒分为NAND和NOR等不同的种类,目前SSD硬盘以NAND为主。NAND闪存的名称来源于其内部使用的逻辑门的类型,NAND闪存的特性是擦鞋速度块、存储密度高和成本低。得益于上述特性,NAND闪存颗粒得到了非常广泛的应用。
我们先来看看NAND闪存的实现原理。NAND闪存最基础的单元是浮栅晶体管,而NAND闪存存储数据的原理是海量的浮栅晶体管构成的矩阵,具体如下所示。我们可以放大其中一个浮栅晶体管,向右旋转90度后的放大图如下图右侧所示。
可以看到浮栅晶体管由控制极、氧化层、浮栅极、源极和漏极构成。其中浮栅极可以存储电子,上下被氧化层包围,避免电子流出。对于浮栅极,如果其中没有电子,则可以表示状态“1”;存储电子后可以表示状态“0”。与机械硬盘不同,浮栅晶体管写操作只能将“1”改写成“0”,不能将“0”改为“1”。如果想将“0”改为“1”,需要采取另外一个称为“擦写”的操作。
对于上述写操作,实际上是将电子拉入浮栅极,状态就变成了“0”。对于擦写操作则是将浮栅极中的电子拉出,这就是将其状态变成了“1”。这里需要注意的是擦写操作会损伤隧道氧化层,如果隧道氧化层被完全损毁,那就失去了隔离电子的能力,这样这个晶体管就坏了。这就是为什么SSD的闪存颗粒有擦