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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電路的輔助下，這種效應可用保存和檢索數據。 在寫(xiě)操作期間，閃存內置的電荷泵生成一個(gè)高電壓值(Vpp)，然后被施加到晶體管的控制柵極上。這個(gè)過(guò)程使電子通過(guò)隧道效應進(jìn)入所謂的半導體結構的浮柵上，電子被俘獲在浮柵上的電子陷阱內。最終的狀況是一個(gè)被寫(xiě)入數據的存儲單元，即一個(gè)存儲二進(jìn)制數字 “±0”的存儲單元。在詳細規定的電條件下，應用一個(gè)“擦除過(guò)程”可以從浮柵上排除電子；然后，存儲單元的邏輯值就會(huì )切換到二進(jìn)制數字 “±1”。 上面簡(jiǎn)要論述的物理現象就是 “由福勒諾爾德海姆 (FN) 電子隧道效應”。 圖. 1 對一個(gè)閃存晶體管進(jìn)行寫(xiě)操作 浮柵內的電子會(huì )提高晶體管的閾值電壓；在單級閃存單元內，這相當于一個(gè)存儲二進(jìn)制數字“0”的存儲單元。 圖2 在完成寫(xiě)操作后閾值電壓被偏移 值得一提的是，雖然前文論述的現象適用于單級閃存單元，但是同一現象也適用于多級單元設計。測試和實(shí)驗證明，這個(gè)現象對于單級和多級架構都是有效的。 眾所周知，高電磁能源可引起浮柵內的被俘電子損失（這相當于損失浮柵內貯存的全部電荷）。結果可能是導致存儲單元內存儲的邏輯信息丟失。 X射線(xiàn)是一種可能會(huì )損害閃存存儲的信息的外部高能源。很多質(zhì)保應用都會(huì )用到X射線(xiàn)，例如，在最終測試階段發(fā)現故障后，修理應用電路板時(shí)需要使用X射線(xiàn)。X射線(xiàn)可對PCB電路板進(jìn)行3D斷層照相，也能分析電子元器件內部結構。海關(guān)用X射線(xiàn)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 由于閃存在生命周期內因為多種原因可能會(huì )被X射線(xiàn)照射，因此，必須確認兩個(gè)重要問(wèn)題：X射線(xiàn)對閃存內容的可靠性有無(wú)影響；存儲陣列在被X射線(xiàn)照射后是否需要擦除操作并重新寫(xiě)入代碼。 乍一看，在經(jīng)X射線(xiàn)檢查后，重新對整個(gè)存儲陣列進(jìn)行寫(xiě)操作可能是一個(gè)簡(jiǎn)單、可靠且有成本效益的解決方案。但是，事實(shí)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備，向每一個(gè)需要重新編程的閃存發(fā)送串行數據流。這個(gè)寫(xiě)操作可能需要幾分鐘甚至更長(cháng)時(shí)間，從而會(huì )重重影響整體制造流程進(jìn)度。 因此，為避免（如可能）重新寫(xiě)入存儲器內容，了解X射線(xiàn)對恒憶存儲器存儲的數據可靠性的真實(shí)影響具有重要意義。 在一個(gè)主要的汽車(chē)電子系統供應商（恒憶的合作伙伴）支持下，恒憶圍繞X射線(xiàn)對存儲器數據可靠性的影響問(wèn)題進(jìn)行了一次深入的測試分析，詳見(jiàn)下文。在這家合作公司中，我們用現有的質(zhì)量檢測設備對待測器件進(jìn)行了X射線(xiàn)照射。 研究報告結果歸納如下： “如果X射線(xiàn)的劑量是檢測印刷電路板所適用的典型劑量，則不會(huì )影響恒憶浮柵閃存的閾值電壓分布。 當把X射線(xiàn)劑量人為提高到一個(gè)異常數值時(shí)，閾值電壓被強制偏移。這種現象可用于評估安全系數，即存儲內容開(kāi)始受到X射線(xiàn)影響的條件。 對于恒憶閃存，這個(gè)系數至少在1000倍射線(xiàn)劑量的范圍內。 “ 基本原則是，在完全電擦除電編程存儲晶體管的閾值電壓參數分布上，選擇特性描述明確的待測器件，利用我們的合作伙伴的X射線(xiàn)檢測系統發(fā)射的X射線(xiàn)照射待測器件。 然后重新描述閾值電壓參數分布，并再次測量存儲陣列（每個(gè)位）的每個(gè)晶體管的閾壓。 我們在測試中使用了不同的照射時(shí)長(cháng)、濾波器材料、X射線(xiàn)管的距離、電流和電壓，并標注了不同的配置條件所使用的X射線(xiàn)劑量。 在正常制造目的所用的標準配置情況下，X射線(xiàn)劑量總是低于1 Rad。 這個(gè)劑量數值對恒憶閃存的閾值電壓參數分布未產(chǎn)生任何可以測量的影響。 這意味著(zhù)恒憶客戶(hù)使用X射線(xiàn)檢查提前焊好的印刷電路板，無(wú)需給閃存重新編程，無(wú)需對在正常制造過(guò)程中已完成擦除操作的閃存進(jìn)行擦除操作，也無(wú)需為確保存在存儲陣列的數據的可靠性而應用一個(gè)雙重編程算法。 下圖是在對整個(gè)存儲陣列施加低于1Rad劑量的X射線(xiàn)前后的閾壓分布曲線(xiàn)和對整個(gè)存儲陣列施加30 Rad的X射線(xiàn)前后的閾壓分布曲線(xiàn)，被測試器件是恒憶的車(chē)用16Mbit串行閃存M25P16。 圖3 施加1 Rad / 30 Rad射線(xiàn)前后的閾壓分布曲線(xiàn)圖 為證明前述測試結果的有效性，查找可能的臨界條件，X射線(xiàn)劑量值被提高1000倍 (2.5 KRad )，并進(jìn)行兩次回流焊。 圖4 在受2500 Rad射線(xiàn)照射前后的閾壓分布曲線(xiàn) 在相關(guān)的白皮書(shū)中還能查到更詳細的技術(shù)信息。 |
