随着集成电路工艺的发展和器件尺寸的不断缩小,传统浮栅存储器在器件在50nm以下工艺水平会遇到瓶颈效应,因而不能满足未来存储器的发展要求。纳米晶浮栅存储器固有的分布存储特性和纳米晶上出现的库仑阻塞效应,使其可以在更薄的隧穿氧化物条件下具有长时间保持特性。由于其具有低压、低功耗、体积小、可快速读写和更高的可靠性等优良品质,被认为是最有希望取代传统浮栅器件的新一代存储器结构。本文对纳米晶浮栅存储器的发展现状,基本工作原理,电荷注入机制,器件存储特性,可靠性,新型纳米晶、介质材料以及器件结构等方面做出了研究总结。建立了纳米晶浮栅存储器的物理模型,分别使用Athena和Atlas软件对工艺设计和器件进行了仿真,得出了适合的器件操作参数,证明了该模型的可操作性。在所建立的物理模型基础上,对影响器件性能的各种条件进行了研究,通过对比仿真结果来优化器件。主要研究和比较了不同的编程机制对器件阈值电压窗口、数据保持特性和耐受性等方面的异同,得出了用CHE优于FN电子隧穿编程机制的结论。设计了具有不同纳米晶密度、尺寸和分布的器件模型,研究了不同的器件结构对器件存储特性的影响。研究了存储器的主要阵列结构NOR和NAND的电路结构和基本原理,分析了在阵列中的主要扰动机制,并在本文提出的器件模型基础上对扰动进行了仿真,得出了纳米晶浮栅存储器有着很好的抗扰动能力的结论。