1987年，东芝发明NANDFlash，缔造了闪存世界。时至今日，手机、固态硬盘以及大部分数码设备当中依然使用NAND闪存来记录数据。

　　闪存到底是如何实现存储数据功能的？断电后数据不丢失、写入前必须先擦除，这些闪存特性又是如何产生的？存储极客今天就带你探秘闪存的工作原理。

　　闪存颗粒内有无数个闪存单元（Cell），它是记录数据的最小单元。下图是一个FG型闪存单元的结构示意图。从上到下分别是控制栅极（紫色）、阻挡氧化层（红色，绝缘层）、浮栅层（黑色）、隧道氧化层（褐色，绝缘层）、衬底（渐变灰）。此外还有蓝色的Source源极和Drain漏极。不懂半导体原理也不要紧，我们只需叫的上名字，后边的内容很简单。

　　一个闪存单元必须先擦除才能写入新数据。擦除的过程就是在源极、衬底和漏极施加一个高电压（如20V），此时就会发生量子隧道效应，位于浮栅极当中的电子冲破隧道氧化层，从浮栅极中逃出。

　　在漏极施加低电压（如1V），如果传感器能够检测到电流，说明当前浮栅极中没有电子。和很多朋友想象中不太一样，擦除后的闪存单元表达的并不是0，而是1。

　　接下来我们看数据如何写入到闪存。写入过程对于闪存单元来说就是编程（Program），在控制栅极施加一个高电压（如20V），在强电场的作用下产生量子隧道效应，电子冲破隧道氧化层进入到浮栅层当中。闪存不能覆盖写入，就是因为需要先通过擦除将浮栅层中电子清除出去。

　　写入数据之后再发生读取时，浮栅极中有电子，传感器检测不到电流，返回结果是0。

　　当然，上面介绍的仅仅是最简单的FG型SLC闪存单元，一个单元只表达了一个比特的数据。而当前手机以及固态硬盘当中使用的3D TLC闪存跟他们相比已经有很大的不同。随着制程微缩进入瓶颈期，隧道氧化层变薄会导致闪存擦写寿命下降，促成了闪存向3D工艺转换。下图为FG型闪存与东芝BiCS闪存的对比图，BiCS使用全新结构的Charge Trap单元，增强了写入寿命表现。

　　今年问世的苹果iPhone XS/XS MAX以及当前在售的东芝原厂固态硬盘，均使用了64层堆叠的东芝BiCS三维闪存。