Lo stato dell´arte prevede l´utilizzo di celle di memoria Flash NAND come elemento di base per questo tipo di memorie. Inizialmente venivano usate celle di tipo NOR che dal punto di vista dell´elettronica non differivano molto dalle implementazioni attuali. La singola cella prevede l´utilizzo di un Mosfet Floating Gate che, come dice il nome stesso, dispone di un Gate flottante posto fra il tradizionale Gate del mosfet (indicato solitamente come Control Gate) e gli elementi di Source e Drain.

In questo schema il Floating Gate risulta essere completamente isolato dagli altri elementi grazie allo strato di ossido da cui è circondato: è proprio questa caratteristica che fa sì che un normale Mosfet possa trasformarsi in una cella di memoria. Gli elettroni "presenti in qualche modo" nel floating gate restano intrappolati al suo interno e costituiscono il bit di informazione.

Lettura
La rilevazione del dato (operazione di lettura) avviene applicando una tensione al Control Gate e misurando il passaggio di corrente fra Source e Drain. Se il Floating Gate contiene elettroni al suo interno, il campo elettrico generato dall´applicazione della tensione sul Control Gate sarà bloccato e non scorrerà alcuna tensione fra Source e Drain. Al contrario, se nel Floating Gate non sono presenti elettroni, la tensione applicata sul Control Gate farà fluire corrente fra gli elementi di Source e Drain del mosfet. L´assenza o la presenza di tale corrente viene tradotta semplicemente in un valore 1 o 0 logico.

Scrittura
L´operazione di scrittura del dato nella cella di memoria è un po´ più complicata ma il discorso di base tutto sommato è abbastanza lineare. Per poter inserire e togliere gli elettroni dal Floating Gate, visto che come abbiamo detto esso è isolato dal resto del mosfet, occorre sfruttare un paio di fenomeni della fisica quantistica, meglio noti come iniezione a valanga (hot carrier injection) ed effetto tunnel rispettivamente.

Quando si vuole scrivere un bit 0 su una memoria flash è necessario far scorrere elettroni all´interno del Floating Gate. In pratica si crea un flusso di corrente fra Source e Drain mentre si applica una tensione abbastanza elevata sul Control Gate (dell´ordine dei 12V): si genera così un campo elettrico sufficiente ad accelerare gli elettroni che, con la forza cinetica acquisita, saltano letteralmente la barriera isolante e finiscono nel Floating Gate. Quando invece si vuole scrivere un bit 1 occorre svuotare il Floating Gate da tutti (o quasi) gli elettroni presenti al suo interno. In tal caso si utilizza l´effetto tunnel generato da una differenza di potenziale fra Control Gate e Drain (anche in questo caso di 12V circa) che spinge gli elettroni fuori dal Floating Gate verso il Drain.

 Pagina 4 • La struttura di un SSD