恒憶閃存基于浮柵技術(shù)。閃存晶體管的絕緣柵極(浮柵)捕獲(或排除)電子,因此,晶體管的閾值電壓被修改(偏離原始電壓值)。在附加的編程和閾壓感應(yīng)電路的輔助下,這種效應(yīng)可用保存和檢索數(shù)據(jù)。
在寫操作期間,閃存內(nèi)置的電荷泵生成一個高電壓值(Vpp),然后被施加到晶體管的控制柵極上。這個過程使電子通過隧道效應(yīng)進入所謂的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的浮柵上,電子被俘獲在浮柵上的電子陷阱內(nèi)。最終的狀況是一個被寫入數(shù)據(jù)的存儲單元,即一個存儲二進制數(shù)字 “±0”的存儲單元。在詳細規(guī)定的電條件下,應(yīng)用一個“擦除過程”可以從浮柵上排除電子;然后,存儲單元的邏輯值就會切換到二進制數(shù)字 “±1”。
圖. 1 對一個閃存晶體管進行寫操作
上面簡要論述的物理現(xiàn)象就是 “由福勒諾爾德海姆 (FN) 電子隧道效應(yīng)”。
浮柵內(nèi)的電子會提高晶體管的閾值電壓;在單級閃存單元內(nèi),這相當(dāng)于一個存儲二進制數(shù)字“0”的存儲單元。
圖2 在完成寫操作后閾值電壓被偏移
值得一提的是,雖然前文論述的現(xiàn)象適用于單級閃存單元,但是同一現(xiàn)象也適用于多級單元設(shè)計。測試和實驗證明,這個現(xiàn)象對于單級和多級架構(gòu)都是有效的。
眾所周知,高電磁能源可引起浮柵內(nèi)的被俘電子損失(這相當(dāng)于損失浮柵內(nèi)貯存的全部電荷)。結(jié)果可能是導(dǎo)致存儲單元內(nèi)存儲的邏輯信息丟失。
X射線是一種可能會損害閃存存儲的信息的外部高能源。很多質(zhì)保應(yīng)用都會用到X射線,例如,在最終測試階段發(fā)現(xiàn)故障后,修理應(yīng)用電路板時需要使用X射線。X射線可對PCB電路板進行3D斷層照相,也能分析電子元器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)。海關(guān)用X射線攝影技術(shù)檢查通關(guān)商品。
圖 : 恒憶BGA封裝的3D斷層照相細節(jié)
由于閃存在生命周期內(nèi)因為多種原因可能會被X射線照射,因此,必須確認兩個重要問題:X射線對閃存內(nèi)容的可靠性有無影響;存儲陣列在被X射線照射后是否需要擦除操作并重新寫入代碼。
乍一看,在經(jīng)X射線檢查后,重新對整個存儲陣列進行寫操作可能是一個簡單、可靠且有成本效益的解決方案。但是,事實并不是這樣,因為在很多情況下,重新給閃存編程需要昂貴的測試設(shè)備,向每一個需要重新編程的閃存發(fā)送串行數(shù)據(jù)流。這個寫操作可能需要幾分鐘甚至更長時間,從而會重重影響整體制造流程進度。
因此,為避免(如可能)重新寫入存儲器內(nèi)容,了解X射線對恒憶存儲器存儲的數(shù)據(jù)可靠性的真實影響具有重要意義。
在一個主要的汽車電子系統(tǒng)供應(yīng)商(恒憶的合作伙伴)支持下,恒憶圍繞X射線對存儲器數(shù)據(jù)可靠性的影響問題進行了一次深入的測試分析,詳見下文。在這家合作公司中,我們用現(xiàn)有的質(zhì)量檢測設(shè)備對待測器件進行了X射線照射。