新知：随声听MLC闪存芯片技术浅析

近期关于MLC闪存芯片技术上的讨论很多，主要是随着MP3主控芯片功能的提升，已经可以支持MLC技闪存技术了，所以因MLC引起的问题得到很多人的关注。现在就像大家简单介绍一下MLC技术。

NAND Flash产品可以分为三大架构，分别是单层式储存 (Single Level Cell；SLC)，包括三星电子、Hynix、美光（Micron）以及东芝都是此技术使用者，第二种则是多层式储存（Multi Level Cell；MLC)，目前有东芝、Renesas使用，不过三星电子将在2005第四季推出相关产品，最后则是英飞凌（Infineon）与Saifun Semiconductors合资利用NROM技术所共同开发的多位储存（Multi Bit Cell；MBC）。

MLC是英特尔（Intel）在1997年9月最先开发成功的，其作用是将两个单位的信息存入一个Floating Gate，闪存存储单元中存放电荷的部分），然后利用不同电位（Level）的电荷，透过内存储存的电压控制精准读写，假设以4种电压控制、1个晶体管可存取2bits的数据，若是控制8种电压就可以存取3 bits的数据，使Flash 的容量大幅提升，类似Rambus的QRSL技术，通过精确控制Floating Gat上的电荷数量，使其呈现出4种不同的存储状态，每种状态代表两个二进制数值（从00到11）。

当然不光是NOR型闪存在使用，东芝在2003年2月推出第一款MLC型的NAND Flash，并接续在2004年4月推出采用MLC技术的4Gbit与8Gbit NAND Flash。根据Semiconductor Insights研究，东芝利用90nm MLC技术所开发出来的4Gb，其die面积为144平方毫米。

至于SLC技术与EEPROM相同，但在浮置闸极(Floating gate)与源极(Source gate)之中的氧化薄膜更薄，其数据的写入是透过对浮置闸极的电荷加电压，然后可以透过源极，即可将所储存的电荷消除，通过这样的方式，便可储存1个信息单元，这种技术能提供快速的程序编程与读取，不过此技术受限于Silicon efficiency的问题，必须要由较先进的流程强化技术(Process enhancements)，才能向上提升SLC制程技术。

综上述所述，做一个比较，SLC架构是0和1两个值，而MLC架构可以一次储存4个以上的值，因此MLC架构可以有比较好的储存密度，再加上可利用比较老旧的生产程备来提高产品的容量，而无须额外投资生产设备，拥有成本与良率的优势。

不过MLC架构有着让使用者很难容忍的缺点，首先是使用寿命较短，MLC架构只能承受约1万次的存取，远低于SLC架构的10万次。其次就是存取速度，SLC架构比MLC架构要快速三倍以上，加上MLC架构对于电力的消耗较多。

其实MLC架构用在一般移动存储上面没有太大的问题，但是当MLC架构的闪存芯片用在MP3上就会有不可预知的麻烦。首先，MP3对闪存会因为收听音乐的原因进行频繁的读取，因此1万次的读取次数就显得太少了；还有就是芯片的支持，单纯的移动存储已经可以完全兼容MLC架构，MP3却是近期才可支持，但是并不完全兼容，有的时候MP3就会出现死机的问题。

对于第二个问题，只要主控芯片的技术提升就可解决，但是对于读取次数的问题却很难解决。