【摘 要】
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由于储容量大、功耗低等特点,NAND Flash芯片逐渐成为大规模存储器领域的主流选择。为了进一步提高存储密度,人们不断减小器件尺寸和采用3D结构,这导致了更严重的单元间干扰,增加了NAND FLASH阵列的一系列操作控制算法的复杂性,从而提高了控制逻辑的设计要求。传统基于状态机的阵列操作控制逻辑实现方式,设计周期长,修改灵活性低,不利于操作控制的不断优化,而用MCU实现的控制逻辑,控制时间长,影
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由于储容量大、功耗低等特点,NAND Flash芯片逐渐成为大规模存储器领域的主流选择。为了进一步提高存储密度,人们不断减小器件尺寸和采用3D结构,这导致了更严重的单元间干扰,增加了NAND FLASH阵列的一系列操作控制算法的复杂性,从而提高了控制逻辑的设计要求。传统基于状态机的阵列操作控制逻辑实现方式,设计周期长,修改灵活性低,不利于操作控制的不断优化,而用MCU实现的控制逻辑,控制时间长,影响读写性能整体表现。本文基于NAND Flash阵列的控制原理,选择并设计了能加快读写操作速度的双MCU结构内部控制器作为控制单元,通过设计外围信号控制方式,实现阵列字线位线控制逻辑设计,将电压控制具体到每一根字线,在位线方向设计适应C/F读取等方法的页缓存器,实现位线的统一控制与选择控制操作。在阵列操作实现方面,基于所设计的控制逻辑用动态位线电压的写操作和C/F读取操作等方法实现闪存阵列的读写等操作,并在最后进行仿真验证。本设计基于ONFI行业规范,采用MLC的阵列模型进行功能仿真验证,单元读写的仿真结果显示,写与读的过程中数据输入输出没有发生错误,功能正确实现,读写的仿真用时分别为60us和980us。用0.18μm的标准工艺在DC综合工具中进行资源使用评估,结果显示控制器总面积为378292.6μm~2,平均功耗为16.7385mw,对比单MCU控制器,增加的部分相对一般512Gb容量的闪存芯片整体增加不到10%,在可接受范围内,满足预期效果。
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