半导体内存设计（下）
9 数据存储
HDD（hard disk drive）：以磁材料为基础，安培定则
写：用电流产生磁场，写入数据
读：在两个储存单元内，检测是否有变化的磁场，读出数据
HDD的问题：慢，重，噪音，功耗
SSD（solid state disk）：NAND， Fujio Masuoka， 1986， 东芝
floating gate 技术已经在EEPROM有所应用，并不是新技术
NAND结构，
写入数据的方式，Vgs = 20V，电子聚集在floating gate中
擦除数据的方式，Vgs = -20V，电子从floating gate退会到body中
Ids vs Vgs曲线，被写入的NAND，Vth增大，图像整体右移，读取Ids（本来是有值的，现在变成了0）
EEPROM，NOR，NAND的变化过程，去除选择NMOS，串联结构
10 NAND flash的结构
block结构，在P substrate上有N well，N well上又有P well，电路建在此P well上
IL SL BL WL
擦除：对整个block，所以叫flash
写入：一行行（WL）写，从离source最近的开始，要写的单元BL为0V，不写的单元BL为7V
读数据：整行读出，在要读的单元上WL为0V（我认为还是得根据实际情况选个合适的值吧），其他3V，BL为1V，看电流为多大，大电流说明Vth小，是擦除状态，小电流说明Vth大，是被编程状态
这里假设了编程状态的Vth是正值，擦除状态的Vth是负值，其实是符合正态分布的，所以可能发生错误，所以还要有验证操作
3D NAND
11 NAND flash的电路
NAND外围电路：ECC，逻辑地址转物理地址，失败块管理，
Page的概念：一条WL上的可以同时写，同时读的一系列单元
Block的概念：在同一个P well上的可以同时擦除的块
page buffer：用于写操作，外界串行信号转并行信号写入；用于读操作，并行信号转串行信号输出
数据转换率
假如需要对block内的部分单元重写，速度会比较慢，因为NAND不能直接重写，必须先擦除，再写。而擦除需要对整个block进行擦除，所以需要先对原数据在其他空block内进行拷贝。
假如需要对block内的部分page擦除，需要先把对应page标记为不可读状态，之后会进行垃圾回收
如何在NAND电路中产生20V的高电压？用电容，二极管和交流电压源组成的charge pump电路升压，一级最多升一倍，可多级串联
12 CAM
CPU访问各级存储的路径，page table（储存主存中数据的地址），cache address search engine（储存cache中数据的地址）
BCAM（binary content addressable memory）有NAND和NOR两种，对0/1比较
TCAM（ternary content addressable memory）对0/1/x比较，也有NAND和NOR两种
13 内存测试，成功率和冗余
DRAM中可能出现随机位错误，行错，列错
全0/全1测试：全写0，读，全写1，读。测试时间4N
匹配测试：全写0，一个一个读0写1，一个一个读1写0，全写1，一个一个读1写0，一个一个读0写1。测试时间10N
快速测试：
全写0，在0地址写1，从0地址读1，从1地址读0，从0地址读1，从2地址读0.。。。
全写0，在1地址写1，从1地址读1，从1地址读0，从1地址读1，从2地址读0.。。。
.。。。
测试时间（N+1+2N-2）* N * 2 ≈ 6N^2
冗余
可以把错误的位，行，列用冗余替换
根据冗余项的数量以及BER（bit error rate）计算整个电路的成功率