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Electrical Engineering/반도체

[반도체 작동원리] SSD는 어떻게 0과 1을 저장할까? (1편)

by 사용자 UC우공 2019. 9. 14.

다른 뉴스기사나 블로그에서 보면 전구를 활용하여 0을 (off) 1을 (on)으로 단순히 표현하는데.

과연 실제 반도체에서는 어떤식으로 이런 0과 1을 저장하는걸까요?

 

여러가지 저장방식이 존재하는데 이번글에서는 SSD의 저장방식 (Flash Memory)에 대해서 알아보도록하죠.

 

우선 트렌지스터의 한 종류인 MOSEFT의 구조에 대해서 알아보죠.

 

실리콘 웨이퍼

이렇게 생긴 웨이퍼위에 MOSFET을 만듭니다. 일반적으로 실리콘웨이퍼는 P-type입니다. (전자가 부족한 상태)

 

이렇게 얇은 층으로 되어있는 웨이퍼 특정부분 위에 Phosphorus 를 웨이퍼 위로 쏴주면(Ion implantation)

이제 차근차근 Oxide와 Metal Gate를 쌓아올리면

이런식으로 기본적인 MOSFET이 완성되고

여기에서 공정을 변형시켜서 게이트2개를 놓게 되면

 

Flash memory 1 cell이 완성됩니다.

 

기존의 MOESFET과 다르게 Flash memory는 2개의 게이트를 가지고있습니다.

만약에 Word line에서 전압이 인가되지 않고 채널이 생성되지 않는다면 Floating Gate에 머무르는 전자는 없으므로 0이 될것입니다. 또한 0보다 낮은 전압이 인가되면 Floating Gate에는 정공(전자의 반대)들이 존재하게되겠죠.

 

왜 이전 상태에서 Floating Gate에 전공이 존재하는지 이해가 가지 않았다면 위 그림을 보면 이해에 도움외 될겁니다.

Oxide는 유전체이므로 전기가 흐르지 않아 극성이 발생하여 위와같이 전자와 전공의 양극으로 나눠지게되고 Word line에서 Threshold voltage보다 높은 전압이 인가되면 Floating Gate에는 전자가 존재하게되죠.

 

Floating Gate에 존재하는 전자를 확인하여 존재하면 1 존재하지 않는다면 0으로 Flash Memory에 기록을 하는 것입니다.

 

현재는 많이 개선되었다고는 하지만, 오랜시간이 지나게되면 누설전류로 인해 Floating Gate에 전자들의 탈출하여 정보를 잃을수 있는 가능성도 충분히 존재합니다.

 

안정성을 원하신다면 HDD, 빠른 속도를 원하신다면 SSD.

 

어떻게 SSD (Flash Memory Cell)에 2진 데이터가 저장되는지 알아보았고 다음에는 SRAM와 DRAM에 관해서 알아보도록 하겠습니다.

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