WO2013176372A1 - 플래시 메모리의 구조를 이용한 전자파 측정 장치 및 이를 이용한 전자파 측정 방법 - Google Patents

플래시 메모리의 구조를 이용한 전자파 측정 장치 및 이를 이용한 전자파 측정 방법 Download PDF

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WO2013176372A1
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electromagnetic wave
flash memory
memory chip
voltage
floating gate
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PCT/KR2013/000384
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윤진혁
남이현
민상렬
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서울대학교 산학협력단
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    • G11C16/0483—Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS comprising cells having several storage transistors connected in series

Definitions

  • the embodiments below relate to an electromagnetic wave measuring apparatus using a structure of a flash memory and an electromagnetic wave measuring method using the same.
  • the electromagnetic waves generated from various electronic devices include various frequency components, and therefore, in order to accurately measure the electromagnetic waves, a separate measuring device should be selected for each frequency band.
  • ELF extremely low frequency
  • VLF Very Low Frequency: 1KHz ⁇ 500KHz
  • RF Radio frequency: 500KHz ⁇
  • a 300 MHz meter and a microwave (300 MHz to 300 GHz) meter are all required.
  • the electromagnetic measuring device used in the electromagnetic compatibility (EMC) test can measure electromagnetic interference (EMI) or electromagnetic sensitivity (EMS) for various characteristics of electromagnetic waves, but it is very expensive, and the measurement places and methods are very limited. .
  • EMI electromagnetic interference
  • EMS electromagnetic sensitivity
  • the unit of measurement of the existing electromagnetic wave measuring instruments is V / m, which is a unit of electric field, mG or mW / cm2, which is a unit of magnetic field. .
  • the existing electromagnetic measuring device only provides information on the strength of the electromagnetic wave immediately at the time of measurement and cannot measure the effect of cumulative electromagnetic waves without the help of an additional external device.
  • Embodiments may provide a technique for comprehensively determining the influence of electromagnetic radiation by the amount of electrons flowing into the floating gate and the amount of electrons flowing out of the floating gate regardless of the component frequency of the electromagnetic waves emitted.
  • the embodiments may provide a technique for measuring the overall influence of electromagnetic waves of all kinds since the strength and direction of the electromagnetic waves are measured using only the degree of inflow / outflow of electrons.
  • the embodiments can be fabricated into very small and inexpensive semiconductor devices, and can provide a technique for measuring cumulative electromagnetic radiation by using known non-volatile characteristics as they are.
  • An electromagnetic wave measuring apparatus using a structure of a flash memory according to one side includes at least one flash memory chip exposed to the electromagnetic wave; A voltage generator configured to generate a bias voltage provided to the at least one flash memory chip; And a controller that controls the voltage generator to change information stored in the flash memory chip by the electromagnetic wave.
  • the information changed by the electromagnetic wave may include information related to the intensity of the electromagnetic wave and information related to the direction of the electromagnetic wave.
  • the information stored in the at least one flash memory chip includes the number of electrons stored in the floating gate of the flash memory chip, the sensitivity of the electron flowing into or out of the floating gate is the sensitivity It can depend on the bias voltage.
  • the bias voltage when the bias voltage is a positive value, the sensitivity to inject electrons into the floating gate may be increased, and when the bias voltage is a negative value, the sensitivity to electrons may flow out from the floating gate may be increased.
  • the controller operates in any one of a plurality of predetermined electromagnetic wave measurement modes, the predetermined plurality of electromagnetic wave measurement modes to provide the same bias voltage to a plurality of blocks included in the at least one flash memory chip.
  • a first electromagnetic measuring mode for controlling the voltage generator A second electromagnetic measuring mode for controlling the voltage generator to provide different bias voltages to the plurality of blocks;
  • a fourth electromagnetic wave measurement mode for controlling the voltage generator to provide different bias voltages to the plurality of floating gate transistors included in the at least one flash memory chip.
  • the electromagnetic wave measuring apparatus further includes an input / output interface, and the controller receives an input for switching the operation mode of the electromagnetic wave measuring apparatus into an electromagnetic measuring mode from the input / output interface, and in response to receiving the input, the flash memory.
  • the voltage generator may be controlled to initialize the chip.
  • the controller provides a bias voltage corresponding to an erase operation to the flash memory chip to initialize the flash memory chip, and then supplies the bias voltage corresponding to a program operation to the flash memory chip.
  • the voltage generator may be controlled to provide the memory chip.
  • a method of measuring electromagnetic waves using a structure of a flash memory includes: initializing information stored in at least one flash memory chip included in the flash memory; Controlling a bias voltage of the flash memory chip for a predetermined time such that the initialized information is changed by electromagnetic waves; Reading information stored in the flash memory chip; And acquiring information related to the intensity of the electromagnetic wave and information related to the direction of the electromagnetic wave based on the read information.
  • the information stored in the at least one flash memory chip includes the number of electrons stored in the floating gate of the flash memory chip, the sensitivity of the electron flowing into or out of the floating gate is the sensitivity Can depend on the AS voltage.
  • the bias voltage when the bias voltage is a positive value, the sensitivity to inject electrons into the floating gate may be increased, and when the bias voltage is a negative value, the sensitivity to electrons may flow out from the floating gate may be increased.
  • the controlling may include providing a same bias voltage to a plurality of blocks included in the at least one flash memory chip; Providing different bias voltages to the plurality of blocks; Or providing different bias voltages to a plurality of pages included in each of the plurality of blocks.
  • the controlling may include setting the predetermined time; Adjusting a bias voltage of the flash memory chip such that the initialized information is changed by electromagnetic waves; Determining whether the predetermined time has elapsed; Maintaining the bias voltage according to the determination that the predetermined time has not elapsed; And changing the bias voltage according to the determination that the predetermined time has elapsed.
  • the resolution of each of the information related to the intensity of the electromagnetic wave and the information related to the direction of the electromagnetic wave may depend on the predetermined time.
  • the initializing may include providing a bias voltage corresponding to an erase operation to the flash memory chip; And providing a bias voltage corresponding to a program operation to the flash memory chip.
  • the acquiring may include calculating information related to the intensity of the electromagnetic wave and information related to the direction of the electromagnetic wave, based on the threshold voltage associated with the initialized information and the threshold voltage associated with the read information. have.
  • the acquiring may include calculating information related to the direction of the electromagnetic wave based on a sign of a value obtained by subtracting a threshold voltage associated with the read information from a threshold voltage associated with the initialized information; And calculating information related to the intensity of the electromagnetic wave based on a difference between the threshold voltage associated with the initialized information and the threshold voltage associated with the read information.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an electromagnetic wave measuring apparatus using a structure of a flash memory according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a voltage generator included in an electromagnetic wave measuring apparatus using a structure of a flash memory according to an exemplary embodiment.
  • 3A to 4C are diagrams for describing an operation of at least one flash memory chip included in an electromagnetic wave measuring apparatus using a structure of a flash memory according to an embodiment.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating a controller included in an electromagnetic wave measuring apparatus using a structure of a flash memory according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram for describing an operation mode of an electromagnetic wave measuring apparatus using an electromagnetic wave structure of a flash memory, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an electromagnetic wave measuring method using a structure of a flash memory according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a distribution of threshold voltages of a flash memory chip changed in each of a plurality of steps included in an electromagnetic wave measuring method using a structure of a flash memory according to an embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an electromagnetic wave measuring apparatus using a structure of a flash memory according to an exemplary embodiment.
  • an electromagnetic wave measuring apparatus 100 includes a flash memory chip 110, a voltage generator 120, and a controller 130.
  • the electromagnetic wave measuring apparatus 100 is a nonvolatile storage device that stores data using a floating gate transistor, and may include, for example, a NAND flash memory manufactured in a package form. have.
  • the flash memory chip 110 may include a plurality of floating gate transistors and non-volatile data may be stored using the plurality of floating gate transistors.
  • the information stored in the flash memory chip 110 may include the number of electrons stored in the floating gate of each of the plurality of floating gate transistors.
  • the voltage generator 120 may generate a bias voltage provided to the flash memory chip 110.
  • the bias voltage may include a voltage applied between a control gate and a substrate of the floating gate transistor included in the flash memory chip 110.
  • the voltage generator 120 may generate various voltages for providing to the flash memory chip 110 using V DD and V SS received from the outside. More details of the voltage generator 120 will be described later with reference to FIG. 2.
  • the information stored in the flash memory chip 110 may be changed by a bias voltage applied from the voltage generator 120 and electromagnetic waves emitted from the flash memory chip 110.
  • the information stored in the flash memory chip 110 before the flash memory chip 110 is exposed to electromagnetic waves and the flash memory chip 110 stored in the flash memory chip 110 after the flash memory chip 110 is exposed to electromagnetic waves.
  • the intensity of the electromagnetic wave and the direction of the electromagnetic wave can be measured.
  • the electromagnetic wave measuring apparatus 100 may comprehensively determine the influence of electromagnetic radiation by the amount of electrons flowing into the floating gate and the amount of electrons flowing from the floating gate regardless of the component frequency of the emitted electromagnetic waves. have.
  • the electromagnetic wave measuring apparatus 100 measures the intensity and direction of the electromagnetic wave using only the degree of inflow / outflow of electrons, thereby measuring the overall influence of electromagnetic waves of all kinds.
  • the electromagnetic wave measuring apparatus 100 may also measure the effect of inflow / outflow of electrons by radiation, which is one type of electromagnetic waves.
  • radiation which is one type of electromagnetic waves.
  • prior art documents "R. Micheloni, L. Crippa, and A. Marelli, Inside NAND flash memories, chapter 19, Springer Verlag, 2010" indicate that electrons can be leaked from the floating gate by radiation such as X-rays. Explaining.
  • the electromagnetic wave measuring apparatus 100 may be manufactured as a very small and inexpensive semiconductor device, and by using the known non-volatile characteristics as it is, it is possible to measure the cumulative electromagnetic radiation.
  • the controller 130 may control the voltage generator 120 such that information stored in the flash memory chip 110 is affected by electromagnetic waves. More specifically, the controller 130 may control the voltage generator 120 such that the bias voltage generated by the voltage generator 120 becomes a value suitable for electromagnetic wave measurement. More details related to the bias voltage suitable for measuring electromagnetic waves will be described later with reference to FIGS. 3A to 4C.
  • the electromagnetic wave measuring apparatus 100 may perform a block erase operation, a program operation (page program), and a read operation (page read) operation like the flash memory.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a voltage generator included in an electromagnetic wave measuring apparatus using a structure of a flash memory according to an exemplary embodiment.
  • the voltage generator 220 includes a charge pump 221, an analog switch 222, and a substrate control 223.
  • the charge pump 221 is an apparatus for generating an output voltage from an input voltage.
  • a DC-DC converter for generating an output voltage higher than or lower than an input voltage using a capacitor, which is an energy storage device. It may include.
  • the charge pump 221 is an erase voltage (V erase ) for initializing information stored in the flash memory chip 210, a program voltage (V program ) and a Veri-Fi voltage for storing desired information in the flash memory chip 210. It may generate a read voltage (V read) to (V verify), and reading the information stored in the flash memory chip 210.
  • V erase erase voltage
  • V program program voltage
  • Veri-Fi voltage Veri-Fi voltage
  • the charge pump 221 may generate a scan voltage V scan for measuring electromagnetic waves using the flash memory chip 210.
  • the charge pump 221 may be implemented to transfer the input voltage to the output voltage as it is.
  • a scan voltage V scan for measuring electromagnetic waves using the flash memory chip 210 is generated externally and provided to the charge pump 221, and the charge pump 221 is provided with a scan voltage V scan.
  • a scan voltage V scan for measuring electromagnetic waves using the flash memory chip 210 may be generated externally and provided directly without passing through the charge pump 221. In this case, electromagnetic measurements can be made without external inputs of Vdd and Vss.
  • the analog switch 222 selects a voltage applied to the control gate 211 of the floating gate transistor included in the flash memory chip 210.
  • the analog switch 222 may select a voltage applied to the control gate 211 of the floating gate transistor using the control signal transmitted from the controller 130 of FIG. 1.
  • the analog switch 222 may include a program voltage V program , a verification voltage V verify , a read voltage V read , and a scan voltage V according to a control signal transmitted from the controller 130 of FIG. 1.
  • scan may be provided to the control gate 211 of the floating gate transistor.
  • the substrate control 223 selects a voltage applied to the substrate 212 of the floating gate transistor included in the flash memory chip 210.
  • the substrate control 223 may select a voltage applied to the substrate 212 of the floating gate transistor using a control signal transmitted from the controller 130 of FIG. 1.
  • the substrate control 223 subtracts one of the erase voltage V erase and the scan voltage V scan according to the control signal transmitted from the controller 130 of FIG. 1. It may be provided to the straight (212).
  • the scan voltage V scan is applied to the control gate 211 through the analog switch 222, the positive memory voltage is provided to the flash memory chip 210, and the substrate control 223 is applied.
  • a scan voltage V scan is applied to the substrate 212, a negative bias voltage may be provided to the flash memory chip 210.
  • 3A to 4C are diagrams for describing an operation of at least one flash memory chip included in an electromagnetic wave measuring apparatus using a structure of a flash memory according to an embodiment.
  • FIGS. 3A and 3B Before describing a method for measuring electromagnetic waves using a scan voltage V scan , a structure and an operating characteristic of a flash memory chip according to an exemplary embodiment will be briefly described with reference to FIGS. 3A and 3B.
  • a flash memory chip includes at least one memory block 310.
  • At least one memory block 310 may include at least one page 313, and at least one page 313 may include a plurality of floating gate transistors.
  • the electromagnetic wave measuring apparatus may use four blocks for electromagnetic wave measurement.
  • each of the four blocks may include eight pages.
  • the control signal transmitted from the controller 130 of FIG. 1 may include a row address and a column address.
  • the row decoder included in the flash memory chip may select any one of a plurality of word lines 311 using a row address.
  • a column decoder included in the flash memory chip may select any one of a plurality of bit lines 312 using a column address.
  • the cell array in the memory block 310 may be configured of a plurality of cells (ie, a plurality of transistors). Each of the plurality of cells may occupy a unique position on the cell array structure.
  • the electromagnetic wave measuring apparatus may measure the magnitude and direction of the electromagnetic wave at a position occupied by the corresponding cell by using each of the plurality of cells.
  • the electromagnetic wave measuring apparatus synthesizes the magnitude and direction information of the electromagnetic waves of all the cells in the cell array, thereby obtaining information related to the overall contour of the electromagnetic waves in the space where the cell array is located. Can be provided.
  • the electromagnetic wave measuring device when the electromagnetic wave measuring device is located in an ideal space in which only a single frequency sinusoidal electromagnetic wave going straight is affected, the amplitude, frequency, and phase of the electromagnetic wave can be measured.
  • a floating gate transistor according to an embodiment has at least two states.
  • V erase an erase voltage
  • the floating gate transistor In this state in which the electrons in the floating gate 323 are leaked (hereinafter, referred to as “L1 state”), the floating gate transistor may have the same characteristics as the IV curve 324. That is, the floating gate transistor in the L1 state may operate as a switch turned on / off at the threshold voltage of V TH-1 .
  • the threshold voltage distribution graph 325 shows a distribution of threshold voltages of the floating gate transistor in the L1 state.
  • the x-axis is the threshold voltage and the y-axis is the number of floating gate transistors having the threshold voltage. That is, the floating gate transistor in the L1 state may have a threshold voltage within a range in which the threshold voltage distribution graph 325 is distributed in the x-axis direction.
  • the floating gate transistor In this state in which electrons are introduced into the floating gate 333 (hereinafter, referred to as a “L0 state”), the floating gate transistor may have the same characteristics as the IV curve 334. That is, the floating gate transistor in the L0 state may operate as a switch turned on / off at the threshold voltage of V TH-0 .
  • the threshold voltage distribution graph 335 shows a distribution of threshold voltages of the floating gate transistor in the L0 state.
  • the x-axis is the threshold voltage and the y-axis is the number of floating gate transistors having the corresponding threshold voltage. That is, the floating gate transistor in the L0 state may have a threshold voltage within a range in which the threshold voltage distribution graph 335 is distributed in the x-axis direction.
  • the floating gate transistor in the L0 state may have a higher threshold voltage than the floating gate transistor in the L1 state.
  • a scan voltage V scan is determined within a range in which FN tunneling does not occur substantially without radiation of electromagnetic waves.
  • the F-N tunneling phenomenon is a phenomenon in which an inflow or outflow of electrons occurs between the floating gate and the substrate.
  • the probability of the F-N tunneling occurring depends on the electron energy due to the bias voltage between the floating gate and the substrate.
  • the probability that the FN tunneling phenomenon occurs is lower than the probability that the FN tunneling phenomenon occurs when the scan voltage V scan is 9V (420).
  • the probability that the FN tunneling phenomenon occurs is lower than the probability that the FN tunneling phenomenon occurs when the scan voltage V scan is 18V (430).
  • the FN tunneling phenomenon may not substantially occur with the scan voltage V scan alone.
  • the floating gate transistor may have the same threshold voltage distribution.
  • the threshold voltage of the floating gate transistor included in the electromagnetic wave measuring apparatus is changed by the scan voltage V scan and the electromagnetic wave.
  • the threshold voltage of the floating gate transistor is changed according to the number of electrons stored in the floating gate, information related to the direction of the electromagnetic wave may be obtained according to whether the threshold voltage before or after the electromagnetic radiation is increased or decreased.
  • the sensitivity of electrons to or from the floating gate of the floating gate transistor may depend on the bias voltage (ie, the scan voltage).
  • the sensitivity at which electrons are introduced into or floating from the floating gate may include a probability that electrons are introduced to or floating from the floating gate.
  • the bias voltage i.e., scan voltage
  • the sensitivity e.g., probability
  • the bias voltage i.e., scan voltage
  • V scan when the scan voltage (V scan ) is 0V (440), the sensitivity (e.g., probability) of electrons to flow into the floating gate is lower than the other two cases 450 and 460. In contrast, when the scan voltage V scan is 18V (460), the sensitivity (e.g., probability) of electrons to flow into the floating gate is higher than the other two cases 440 and 450.
  • the scan voltage (V scan ) is 0V as a result of exposure to electromagnetic waves of the same intensity and the same direction for the same time (440), no electrons are introduced into the floating gate, and the scan voltage (V scan ) is 18V ( 460) A plurality of electrons may be introduced into the floating gate.
  • the threshold voltage of the floating gate transistor may be increased after being exposed to electromagnetic waves.
  • the scan voltage V scan is 0V (470)
  • the sensitivity e.g., probability
  • the scan voltage V scan is 18V (490)
  • the sensitivity e.g., probability
  • the threshold voltage of the floating gate transistor may be reduced after being exposed to electromagnetic waves.
  • a technique of measuring electromagnetic waves by mapping the magnitude of the scan voltage V scan applied to the floating gate transistor and the changed threshold voltage of the floating gate transistor to the direction of the electromagnetic wave and the intensity of the electromagnetic wave. can do.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating a controller included in an electromagnetic wave measuring apparatus using a structure of a flash memory according to an exemplary embodiment.
  • a controller 500 includes an I / O controller 510, a logic controller 520, a register 530, and a control signal generator 540.
  • the I / O controller 510 may control input / output such as an address of a memory or data stored in the memory.
  • the logic controller 520 may process various enable signals for operation of the electromagnetic wave measuring device such as chip enable (CE) or write enable (WE).
  • the register 530 is a status register indicating the status of the electromagnetic wave measuring device, an address register for a flash memory address of the electromagnetic wave measuring device, and a configuration register for setting the electromagnetic wave measuring device. register and a command register for operating the electromagnetic wave measuring device.
  • the control signal generator 540 may generate control signals for the voltage generator 120 and the flash memory chip 110 of FIG. 1 based on a signal received from the logic controller 520 or the register 530. have.
  • FIG. 6 is a diagram for describing an operation mode of an electromagnetic wave measuring apparatus using a structure of a flash memory, according to an exemplary embodiment.
  • an electromagnetic wave measuring apparatus may be configured as an idle mode 610, an erase mode 620, a program mode 630, a read mode 640, and a scan mode 650. It can work.
  • the electromagnetic wave measuring device may operate in the idle mode 610 in response to a reset input. Furthermore, the electromagnetic wave measuring apparatus may switch to the corresponding mode in response to receiving an input corresponding to any one of an erase operation, a program operation, a read operation, and a scan operation.
  • the scan mode 650 is a mode for measuring electromagnetic waves and may include a plurality of electromagnetic wave measurement modes.
  • the plurality of predetermined electromagnetic wave measurement modes are a first electromagnetic wave measurement mode that provides the same bias voltage (i.e., scan voltage) to a plurality of blocks included in a flash memory chip, and different bias voltages (i.e., A second electromagnetic wave measurement mode for providing a scan voltage), a third electromagnetic wave measurement mode for providing a different bias voltage (ie, a scan voltage) to a plurality of pages included in each of the plurality of blocks, or a flash memory chip. It may include at least one of the fourth electromagnetic wave measurement mode for providing different bias voltages (ie, scan voltages) to the plurality of floating gate transistors.
  • the electromagnetic wave measuring apparatus may apply a different scan voltage to each of the plurality of blocks in the second electromagnetic wave measuring mode.
  • the electromagnetic wave measuring apparatus may apply a different scan voltage for each group after grouping the plurality of blocks. That is, the electromagnetic wave measuring apparatus may apply a scan voltage of 9V to some of the blocks and apply a scan voltage of ⁇ 9V to the remaining blocks.
  • the electromagnetic wave measuring apparatus may apply a scan voltage of 9V to some of the plurality of blocks, and float the remaining blocks without applying the scan voltage.
  • the electromagnetic wave measuring apparatus may apply a different scan voltage to each of a plurality of pages in the same block in the third electromagnetic wave measuring mode.
  • the electromagnetic wave measuring apparatus may group a plurality of pages in the same block and apply different scan voltages for each group. That is, the electromagnetic wave measuring apparatus may apply a scan voltage of 9V to some of the plurality of pages and apply a scan voltage of ⁇ 9V to the remaining pages.
  • the electromagnetic wave measuring apparatus may apply a scan voltage of 9V to some of the plurality of pages and float the remaining pages without applying the scan voltage.
  • the electromagnetic wave measuring apparatus may apply a different scan voltage to each of the floating gate transistors in the fourth electromagnetic wave measuring mode.
  • the plurality of floating gate transistors may include a first floating gate transistor and a second floating gate transistor.
  • the electromagnetic wave measuring apparatus may apply a scan voltage of 9V to the first floating gate transistor and apply a scan voltage of ⁇ 9V to the second floating gate transistor.
  • the electromagnetic wave measuring apparatus may apply the scan voltage of 9V to the first floating gate transistor and float the scan voltage without applying the scan voltage to the second floating gate transistor.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an electromagnetic wave measuring method using a structure of a flash memory according to an exemplary embodiment.
  • the method for measuring electromagnetic waves may include a first initialization step 710, a second initialization step 720, an electromagnetic wave detection step 730, and an intensity of electromagnetic waves. / Direction information acquisition step (750).
  • the first initialization step 710 may initialize information stored in at least one flash memory chip included in the flash memory in response to receiving the initialization signal.
  • the first initialization step (erase) 710 may provide a bias voltage corresponding to an erase operation to the flash memory chip.
  • electrons may be leaked from the floating gates included in the flash memory chip, thereby initializing the number of electrons changed by the previous program or scan operation.
  • the second initialization step 720 may provide a bias voltage corresponding to a program operation to the flash memory chip.
  • the second initialization program 720 may introduce a predetermined amount of electrons into the floating gates.
  • the second initialization step (program) 720 may use the program operation for the flash memory as it is, depending on the implementation, it may be implemented by adding a new operation to program all the pages of all the blocks at once.
  • the amount of electrons entering the floating gate can be set by the Verify voltage (V verify ).
  • the second initialization step 720 includes program operation and verification until the threshold voltages of all the floating gate transistors which are trying to inject electrons using the known incremental step pulse programming (ISPP) technique are greater than or equal to V verify. The operation can be repeated.
  • ISPP incremental step pulse programming
  • the electromagnetic wave detecting step 730 may control the bias voltage of the flash memory chip for a predetermined time so that the initialized information is changed by the electromagnetic wave.
  • step 730 may include setting a predetermined time.
  • the predetermined time may include an exposure time which is a time when the flash memory chip is exposed to electromagnetic waves.
  • step 730 may receive an exposure time from a user. According to another embodiment, step 730 may determine the exposure time according to the implementation of a sensor (eg, flash memory chip) for measuring electromagnetic waves.
  • a sensor eg, flash memory chip
  • the electromagnetic wave detection step 730 may determine the sensitivity of the electromagnetic wave scanning by applying a scan voltage V scan as a bias voltage to each of the plurality of pages included in the plurality of blocks.
  • the electromagnetic wave detection step (scan) 730 may be configured to apply a positive scan voltage if it is easy to inject electrons into the floating gate, and to make it easier for electrons to escape from the floating gate.
  • a negative scan voltage can be applied.
  • the scan voltage may be set in a range in which electrons are not injected or escaped by the scan voltage itself when there is no effect of external electromagnetic waves.
  • the scan voltage can be set by conventional methods of setting parameters of the flash memory.
  • the electromagnetic wave detection step 730 exposes the flash memory chip to the electromagnetic wave measurement environment for a predetermined time, and the exposure time may vary depending on the scan voltage and the measurement environment.
  • the electromagnetic wave detection step (scan) 730 may be maintained at the same voltage without changing the scan voltage for a predetermined time.
  • the determination of whether the scan end condition is satisfied may determine whether a predetermined time (that is, a set exposure time) has elapsed. Further, in operation 740, the bias voltage may be maintained in the same manner as in the electromagnetic wave detection step 730 according to the determination that the predetermined time (that is, the set exposure time) has not elapsed.
  • the bias voltage may be changed according to a determination that a predetermined time (that is, a set exposure time) has elapsed. More specifically, step 740 may change the bias voltage so that when the predetermined time (that is, the set exposure time) has elapsed, the information stored in the flash memory is no longer changed by electromagnetic waves.
  • the step of obtaining the intensity / direction information of the electromagnetic wave 750 reads the information stored in the flash memory chip and based on the read information. Information related to the intensity and information related to the direction of the electromagnetic wave can be obtained.
  • the resolution of each of the information related to the intensity of the electromagnetic wave and the information related to the direction of the electromagnetic wave may depend on a predetermined time (that is, a set exposure time).
  • the electromagnetic wave measurement resolution may include an electromagnetic wave sensor (eg, a flash memory chip). It may depend on the exposure time of exposure.
  • FIG. 8 is a diagram for describing a distribution of threshold voltages of a flash memory chip which is changed in each of a plurality of steps included in an electromagnetic wave measuring method using a structure of a flash memory according to an embodiment.
  • the threshold voltage distribution of the floating gate transistor included in the flash memory according to an embodiment is changed according to each step of the electromagnetic wave measuring method using the structure of the flash memory.
  • the threshold voltage distribution of the floating gate transistor may be changed to the threshold voltage distribution of the L1 state described above with reference to FIG. 3B.
  • the threshold voltage distribution of the floating gate transistor may be changed to a threshold voltage distribution having a value equal to or greater than the verify voltage V verify .
  • the threshold voltage distribution of the floating gate transistor in the electromagnetic wave detection step 830 is changed according to the scan voltage V scan , the intensity of the electromagnetic wave, and the direction of the electromagnetic wave, as described above with reference to FIGS. 4B and 4C. Can be.
  • the step 840 of obtaining the intensity / direction information of the electromagnetic wave is based on the threshold voltage V verify associated with the initialized information and the threshold voltage V read-end associated with the read information. Information related to the direction of electromagnetic waves can be calculated.
  • the step 840 of obtaining intensity / direction information of the electromagnetic wave may determine how much the threshold voltage distribution of the floating gate transistors is moved from the initially set VeriFi voltage V verify due to the exposure of the electromagnetic wave.
  • the strength / direction information acquisition step 840 of the electromagnetic wave may use a known moving read technique.
  • the step of obtaining the intensity / direction information of the electromagnetic wave 840 is based on the sign of a value obtained by subtracting the threshold voltage V read-end associated with the read information from the threshold voltage V verify associated with the initialized information. Information related to the direction of electromagnetic waves can be calculated. Further, the step 840 of obtaining the intensity / direction information of the electromagnetic wave is based on the difference between the threshold voltage V verify associated with the initialized information and the threshold voltage V read-end associated with the read information. Can be calculated.
  • Vverify-Vread-end if the value of Vverify-Vread-end is positive, electrons are inflowed. If negative value, electrons are inflowed, it is possible to know the direction of electromagnetic waves. have.
  • embodiments may be implemented using a flash memory having a floating gate structure (for example, a NAND flash memory or a NOR flash memory).
  • a flash memory having a floating gate structure for example, a NAND flash memory or a NOR flash memory.
  • SONOS semiconductor-oxide-nitride-oxide-semiconductor
  • MONOS metal-ONOS
  • Appropriate results can be achieved even with a charge trapping flash memory of 3D NAND or a vertically constructed string structure of NAND flash memory. Therefore, these embodiments also fall within the scope of the claims set out below.
  • the apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and / or a combination of hardware components and software components.
  • the devices and components described in the embodiments may be, for example, processors, controllers, arithmetic logic units (ALUs), digital signal processors, microcomputers, field programmable arrays (FPAs), It may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers, such as a programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions.
  • the processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system.
  • the processing device may also access, store, manipulate, process and generate data in response to the execution of the software.
  • OS operating system
  • the processing device may also access, store, manipulate, process and generate data in response to the execution of the software.
  • processing device includes a plurality of processing elements and / or a plurality of types of processing elements. It can be seen that it may include.
  • the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller.
  • other processing configurations are possible, such as parallel processors.
  • the software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the above, and configure the processing device to operate as desired, or process it independently or collectively. You can command the device.
  • Software and / or data may be any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device in order to be interpreted by or to provide instructions or data to the processing device. Or may be permanently or temporarily embodied in a signal wave to be transmitted.
  • the software may be distributed over networked computer systems so that they may be stored or executed in a distributed manner.
  • Software and data may be stored on one or more computer readable recording media.
  • the method according to the embodiment may be embodied in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium.
  • the computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • the program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the embodiments, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts.
  • Examples of computer readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks such as floppy disks.
  • Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • the hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

Abstract

일 실시예는 플래시 메모리의 바이아스 전압을 조절하여 플로팅 게이트로의 전자 유입/유출의 민감도를 결정하고, 일정 기간 전자파에 노출시킨 후 전자파에 의한 전자의 유입 또는 유출의 결과를 판독하여 전자파의 세기와 방향을 해석함으로써, 플래시 메모리의 구조를 이용한 전자파 측정 기술을 제공한다.

Description

플래시 메모리의 구조를 이용한 전자파 측정 장치 및 이를 이용한 전자파 측정 방법
아래 실시예들은 플래시 메모리의 구조를 이용한 전자파 측정 장치 및 이를 이용한 전자파 측정 방법에 관한 것이다.
대부분의 현대인은 무선 통신 기기나 가정용 전기제품 등의 각종 전기기기를 사용하고 있으며 모든 전기기기는 고유한 전자파를 생성한다. 특히 최근 이러한 전자기기에서 발생하는 전자파가 인체에 미치는 영향에 대한 관심이 급속히 증가하고 있으며 이에 대한 간편하고 정확한 측정방법이 필요하다.
하지만 기존 전자파 측정 장치는 크고, 비싸기 때문에 범용으로 사용되기 어려우며 측정 원리에 따라 특정한 주파수 대역의 전자파에 대한 강도만을 측정할 수 있기 때문에 측정 범위에 한계가 있다.
보다 구체적으로, 각종 전자기기에서 발생하는 전자파는 다양한 주파수 성분을 포함하고 있어서 전자파를 정확하게 측정하기 위해서는 주파수 대역 별로 별도의 측정기를 선택해야 한다. 예를 들어 고압선로의 전자파는 60Hz 성분이 대부분이므로 0~1KHz 사이의 극 저주파(ELF: Extremely Low Frequency) 측정기로 충분하다. 반면, 대부분의 다양한 가정용 전기제품이나 무선통신 기기는 다양한 성분의 주파수를 포함하고 있기 때문에 이를 정확하게 측정하기 위해서는 ELF측정기 뿐만 아니라 VLF(Very Low Frequency: 1KHz ~ 500KHz)측정기, RF(Radio frequency:500KHz ~ 300MHz) 측정기, 마이크로파(300MHz ~ 300GHz) 측정기 등이 모두 필요하다.
또한, 앞서 설명한 ELF 측정기는 크고 휴대성이 떨어진다. 전자파적합성(EMC: Electromagnetic Compatibility) 시험에 사용되는 전자파 측정기의 경우 전자파의 다양한 특성에 대한 전자파 간섭(EMI)이나 전자파 민감성(EMS)을 측정할 수 있으나 매우 고가이며, 측정 장소와 방법도 매우 제한적이다.
더 나아가, 기존 전자파 측정기의 측정단위는 전기장의 단위인 V/m, 자기장의 단위인 mG 또는 mW/cm2등의 값으로 이는 정량적인 값이기 때문에 단일 센서만을 이용해서는 전자파의 방향을 측정할 수 없다.
뿐만 아니라, 기존 전자파 측정기기는 측정할 당시의 즉각적인 전자파의 세기에 대한 정보만을 제공하며 추가적인 별도의 외부 기기의 도움 없이는 누적적인 전자파에 의한 영향을 측정할 수 없다.
실시예들은 방사되는 전자파의 성분 주파수에 관계없이 플로팅 게이트로의 전자의 유입량과 플로팅 게이트로부터의 전자의 유출량으로 전자기 방사의 영향을 종합적으로 판단하는 기술을 제공할 수 있다.
즉, 실시예들은 전자의 유입/유출 정도만을 이용해 전자파의 세기 및 방향을 측정하기 때문에 모든 종류의 전자파의 전체적인 영향을 측정하는 기술을 제공할 수 있다.
뿐만 아니라, 실시예들은 매우 작고 저렴한 반도체 소자로 제작될 수 있고, 기존에 알려진 비휘발성 특성을 그대로 이용함으로써, 누적적인 전자기 방사를 측정하는 기술을 제공할 수 있다.
일 측에 따른 플래시 메모리의 구조를 이용한 전자파 측정 장치는 상기 전자파에 노출되는 적어도 하나의 플래시 메모리 칩; 상기 적어도 하나의 플래시 메모리 칩에 제공되는 바이아스 전압을 생성하는 전압 생성부; 및 상기 전자파에 의해 상기 플래시 메모리 칩에 저장되는 정보가 변경되도록 상기 전압 생성부를 제어하는 컨트롤러를 포함한다.
이 때, 상기 전자파에 의해 변경된 정보는 상기 전자파의 세기와 관련된 정보 및 상기 전자파의 방향과 관련된 정보를 포함할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 플래시 메모리 칩에 저장되는 정보는 상기 플래시 메모리 칩의 플로팅 게이트에 저장되는 전자의 수를 포함하고, 상기 플로팅 게이트에 전자가 유입되거나 상기 플로팅 게이트로부터 전자가 유출되는 민감도는 상기 바이아스 전압에 의존할 수 있다.
또한, 상기 바이아스 전압이 양의 값인 경우 상기 플로팅 게이트에 전자가 유입될 민감도가 증가하고, 상기 바이아스 전압이 음의 값인 경우 상기 플로팅 게이트로부터 전자가 유출될 민감도가 증가할 수 있다.
또한, 상기 컨트롤러는 미리 정해진 복수의 전자파 측정 모드들 중 어느 하나로 동작하고, 상기 미리 정해진 복수의 전자파 측정 모드들은 상기 적어도 하나의 플래시 메모리 칩에 포함된 복수의 블록들에 동일한 바이아스 전압을 제공하게끔 상기 전압 생성부를 제어하는 제1 전자파 측정 모드; 상기 복수의 블록들에 상이한 바이아스 전압을 제공하게끔 상기 전압 생성부를 제어하는 제2 전자파 측정 모드; 상기 복수의 블록들 각각에 포함된 복수의 페이지들에 상이한 바이아스 전압을 제공하게끔 상기 전압 생성부를 제어하는 제3 전자파 측정 모드; 또는 상기 적어도 하나의 플래시 메모리 칩에 포함된 복수의 플로팅 게이트 트랜지스터들에 상이한 바이아스 전압을 제공하게끔 상기 전압 생성부를 제어하는 제4 전자파 측정 모드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전자파 측정 장치는 입출력 인터페이스를 더 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 입출력 인터페이스로부터 상기 전자파 측정 장치의 동작 모드를 전자파 측정 모드로 전환하라는 입력을 수신하고, 상기 입력의 수신에 반응하여 상기 플래시 메모리 칩이 초기화 되도록 상기 전압 생성부를 제어할 수 있다.
또한, 상기 컨트롤러는 상기 플래시 메모리 칩을 초기화 하기 위하여, 이레이즈(erase) 동작에 대응되는 바이아스 전압을 상기 플래시 메모리 칩에 제공한 뒤, 프로그램(program) 동작에 대응되는 바이아스 전압을 상기 플래시 메모리 칩에 제공하게끔 상기 전압 생성부를 제어할 수 있다.
다른 일 측에 따른 플래시 메모리의 구조를 이용한 전자파 측정 방법은 상기 플래시 메모리에 포함된 적어도 하나의 플래시 메모리 칩에 저장된 정보를 초기화 하는 단계; 상기 초기화 된 정보가 전자파에 의해 변경되도록 상기 플래시 메모리 칩의 바이아스 전압을 미리 정해진 시간 동안 제어하는 단계; 상기 플래시 메모리 칩에 저장된 정보를 리드(read) 하는 단계; 및 상기 리드(read) 된 정보를 기초로 상기 전자파의 세기와 관련된 정보 및 상기 전자파의 방향과 관련된 정보를 획득하는 단계를 포함한다.
이 때, 상기 적어도 하나의 플래시 메모리 칩에 저장된 정보는 상기 플래시 메모리 칩의 플로팅 게이트에 저장된 전자의 수를 포함하고, 상기 플로팅 게이트에 전자가 유입되거나 상기 플로팅 게이트로부터 전자가 유출되는 민감도는 상기 바이아스 전압에 의존할 수 있다.
또한, 상기 바이아스 전압이 양의 값인 경우 상기 플로팅 게이트에 전자가 유입될 민감도가 증가하고, 상기 바이아스 전압이 음의 값인 경우 상기 플로팅 게이트로부터 전자가 유출될 민감도가 증가할 수 있다.
또한, 상기 제어하는 단계는 상기 적어도 하나의 플래시 메모리 칩에 포함된 복수의 블록들에 동일한 바이아스 전압을 제공하는 단계; 상기 복수의 블록들에 상이한 바이아스 전압을 제공하는 단계; 또는 상기 복수의 블록들 각각에 포함된 복수의 페이지들에 상이한 바이아스 전압을 제공하는 단계 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어하는 단계는 상기 미리 정해진 시간을 설정하는 단계; 상기 초기화 된 정보가 전자파에 의해 변경되도록 상기 플래시 메모리 칩의 바이아스 전압을 조절하는 단계; 상기 미리 정해진 시간이 경과하였는지 여부를 판단하는 단계; 상기 미리 정해진 시간이 경과하지 않았다는 판단에 따라 상기 바이아스 전압을 유지하는 단계; 및 상기 미리 정해진 시간이 경과하였다는 판단에 따라 상기 바이아스 전압을 변경하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전자파의 세기와 관련된 정보 및 상기 전자파의 방향과 관련된 정보 각각의 해상도(resolution)는 상기 미리 정해진 시간에 의존할 수 있다.
또한, 상기 초기화 하는 단계는 이레이즈(erase) 동작에 대응되는 바이아스 전압을 상기 플래시 메모리 칩에 제공하는 단계; 및 프로그램(program) 동작에 대응되는 바이아스 전압을 상기 플래시 메모리 칩에 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 획득하는 단계는 상기 초기화 된 정보와 관련된 문턱 전압과 상기 리드 된 정보와 관련된 문턱 전압을 기초로 상기 전자파의 세기와 관련된 정보 및 상기 전자파의 방향과 관련된 정보를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 획득하는 단계는 상기 초기화 된 정보와 관련된 문턱 전압으로부터 상기 리드 된 정보와 관련된 문턱 전압을 차감한 값의 부호를 기초로 상기 전자파의 방향과 관련된 정보를 계산하는 단계; 및 상기 초기화 된 정보와 관련된 문턱 전압과 상기 리드 된 정보와 관련된 문턱 전압의 차이를 기초로 상기 전자파의 세기와 관련된 정보를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 플래시 메모리의 구조를 이용한 전자파 측정 장치를 나타내는 블록도.
도 2는 일 실시예에 따른 플래시 메모리의 구조를 이용한 전자파 측정 장치에 포함된 전압 생성부를 나타내는 블록도.
도 3a 내지 도 4c는 일 실시예에 따른 플래시 메모리의 구조를 이용한 전자파 측정 장치에 포함된 적어도 하나의 플래시 메모리 칩의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 5는 일 실시예에 따른 플래시 메모리의 구조를 이용한 전자파 측정 장치에 포함된 컨트롤러를 나타내는 블록도.
도 6은 일 실시예에 따른 전자파를 플래시 메모리의 구조를 이용한 전자파 측정 장치의 동작 모드를 설명하기 위한 도면.
도 7은 일 실시예에 따른 플래시 메모리의 구조를 이용한 전자파 측정 방법을 나타내는 동작 흐름도.
도 8은 일 실시예에 따른 플래시 메모리의 구조를 이용한 전자파 측정 방법에 포함되는 복수의 단계들 각각에서 변경되는 플래시 메모리 칩의 문턱 전압의 분포를 설명하기 위한 도면.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 플래시 메모리의 구조를 이용한 전자파 측정 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 전자파 측정 장치(100)는 플래시 메모리 칩(110), 전압 생성부(120), 및 컨트롤러(130)를 포함한다. 여기서, 전자파 측정 장치(100)는 플로팅(floating) 게이트 트랜지스터를 이용하여 데이터를 저장하는 비휘발성 저장 장치로, 예를 들어 패키지(package) 형태로 제조된 낸드(NAND) 플래시 메모리 등을 포함할 수 있다.
플래시 메모리 칩(110)은 복수의 플로팅 게이트 트랜지스터들을 포함할 수 있고, 복수의 플로팅 게이트 트랜지스터들을 이용하여 데이터를 비휘발적으로 저장할 수 있다. 여기서, 플래시 메모리 칩(110)에 저장되는 정보는 복수의 플로팅 게이트 트랜지스터들 각각의 플로팅 게이트에 저장되는 전자의 수를 포함할 수 있다.
전압 생성부(120)는 플래시 메모리 칩(110)에 제공되는 바이아스(bias) 전압을 생성할 수 있다. 여기서, 바이아스 전압은 플래시 메모리 칩(110)에 포함되는 플로팅 게이트 트랜지스터의 컨트롤 게이트(control gate)와 서브스트레이트(substrate) 사이에 인가되는 전압을 포함할 수 있다.
전압 생성부(120)는 외부로부터 입력 받는 VDD와 VSS를 이용하여 플래시 메모리 칩(110)에 제공하기 위한 다양한 전압들을 생성할 수 있다. 전압 생성부(120)에 대한 보다 상세한 사항들은 도 2를 참조하여 후술한다.
이 때, 플래시 메모리 칩(110)에 저장되는 정보는 전압 생성부(120)로부터 인가되는 바이아스 전압 및 플래시 메모리 칩(110)에 방사되는 전자파에 의하여 변경될 수 있다.
즉, 특정 바이아스 전압이 인가되는 도중 플래시 메모리 칩(110)에 전자파가 방사되면, 플래시 메모리 칩(110)에 포함되는 플로팅 게이트에 전자가 유입되거나, 플래시 메모리 칩(110)에 포함되는 플로팅 게이트로부터 전자가 유출 될 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따르면, 플래시 메모리 칩(110)이 전자파에 노출되기 전 플래시 메모리 칩(110)에 저장된 정보와 플래시 메모리 칩(110)이 전자파에 노출된 후 플래시 메모리 칩(110)에 저장된 정보를 비교함으로써, 전자파의 세기와 전자파의 방향이 측정될 수 있다.
이로 인하여, 일 실시예에 따른 전자파 측정 장치(100)는 방사되는 전자파의 성분 주파수에 관계없이 플로팅 게이트로의 전자의 유입량과 플로팅 게이트로부터의 전자의 유출량으로 전자기 방사의 영향을 종합적으로 판단할 수 있다.
즉, 일 실시예에 따른 전자파 측정 장치(100)는 전자의 유입/유출 정도만을 이용해 전자파의 세기 및 방향을 측정하기 때문에 모든 종류의 전자파의 전체적인 영향을 측정할 수 있다.
예를 들면, 전자파 측정 장치(100)는 전자파의 한 종류인 방사선에 의한 전자의 유입/유출 효과도 측정할 수 있다. 참고로, 선행 문헌 " R. Micheloni, L. Crippa, and A. Marelli, Inside NAND flash memories, chapter19, Springer Verlag, 2010"은 X-ray와 같은 방사선에 의해 플로팅 게이트로부터 전자가 유출될 수 있음을 설명하고 있다.
뿐만 아니라, 일 실시예에 따른 전자파 측정 장치(100)는 매우 작고 저렴한 반도체 소자로 제작될 수 있고, 기존에 알려진 비휘발성 특성을 그대로 이용함으로써, 누적적인 전자기 방사를 측정할 수 있다.
또한, 컨트롤러(130)는 플래시 메모리 칩(110)에 저장되는 정보가 전자파에 의하여 영향을 받도록 전압 생성부(120)를 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 컨트롤러(130)는 전압 생성부(120)에 의해 생성되는 바이아스 전압을 전자파 측정에 적합한 수치가 되게끔 전압 생성부(120)를 제어할 수 있다. 이러한 전자파 측정에 적합한 바이아스 전압과 관련된 보다 상세한 사항들은 도 3a 내지 도 4c를 참조하여 후술한다.
한편, 다른 실시예에 따른 전자파 측정 장치(100)는 통상의 플래시 메모리들과 마찬가지로 이레이즈(block erase) 동작, 프로그램(page program) 동작, 및 리드(page read) 동작을 수행할 수 있다.
해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 플래시 메모리 칩(110), 전압 생성부(120), 및 컨트롤러(130)를 이용하여 이레이즈 동작, 프로그램 동작, 및 리드 동작을 용이하게 수행시킬 수 있음은 자명하다.
도 2는 일 실시예에 따른 플래시 메모리의 구조를 이용한 전자파 측정 장치에 포함된 전압 생성부를 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 전압 생성부(220)는 차지 펌프(221), 아날로그 스위치(222), 및 서브스트레이트 컨트롤(223)을 포함한다.
차지 펌프(221)는 입력 전압으로부터 출력 전압을 생성하는 장치로, 예를 들어 에너지 저장 장치인 축전기를 이용하여 입력 전압보다 더 높거나 입력 전압보다 더 낮은 출력 전압을 생성하는 직류-직류 변환 장치 등을 포함할 수 있다.
차지 펌프(221)는 플래시 메모리 칩(210)에 저장된 정보를 초기화 하기 위한 이레이즈 전압(Verase), 플래시 메모리 칩(210)에 원하는 정보를 저장하기 위한 프로그램 전압(Vprogram)과 베리파이 전압(Vverify), 및 플래시 메모리 칩(210)에 저장된 정보를 읽기 위한 리드 전압(Vread)을 생성할 수 있다.
더 나아가, 차지 펌프(221)는 플래시 메모리 칩(210)을 이용하여 전자파를 측정하기 위한 스캔 전압(Vscan)을 생성할 수 있다.
다른 실시예에 따른 차지 펌프(221)는 입력 전압을 그대로 출력 전압으로 전달하게끔 구현될 수 있다. 예를 들면, 플래시 메모리 칩(210)을 이용하여 전자파를 측정하기 위한 스캔 전압(Vscan)이 외부에서 생성되어 차지 펌프(221)로 제공되고, 차지 펌프(221)는 제공된 스캔 전압(Vscan)을 그대로 출력할 수 있다.
또 다른 실시예에서는 플래시 메모리 칩(210)을 이용하여 전자파를 측정하기 위한 스캔 전압(Vscan)이 외부에서 생성되어 차지 펌프(221)를 거치지 않고 곧장 제공될 수 있다. 이 경우, Vdd와 Vss의 외부 입력이 없어도 전자파 측정이 가능하다.
아날로그 스위치(222)는 플래시 메모리 칩(210)에 포함된 플로팅 게이트 트랜지스터의 컨트롤 게이트(211)에 인가되는 전압을 선택하는 장치이다. 아날로그 스위치(222)는 도 1의 컨트롤러(130)로부터 전송되는 제어 신호를 이용하여 플로팅 게이트 트랜지스터의 컨트롤 게이트(211)에 인가되는 전압을 선택할 수 있다.
예를 들면, 아날로그 스위치(222)는 도 1의 컨트롤러(130)로부터 전송되는 제어 신호에 따라 프로그램 전압(Vprogram), 베리파이 전압(Vverify), 리드 전압(Vread) 및 스캔 전압(Vscan) 중 어느 하나의 전압을 플로팅 게이트 트랜지스터의 컨트롤 게이트(211)에 제공할 수 있다.
서브스트레이트 컨트롤(223)은 플래시 메모리 칩(210)에 포함된 플로팅 게이트 트랜지스터의 서브스트레이트(212)에 인가되는 전압을 선택하는 장치이다. 서브스트레이트 컨트롤(223)은 도 1의 컨트롤러(130)로부터 전송되는 제어 신호를 이용하여 플로팅 게이트 트랜지스터의 서브스트레이트(212)에 인가되는 전압을 선택할 수 있다.
예를 들면, 서브스트레이트 컨트롤(223)는 도 1의 컨트롤러(130)로부터 전송되는 제어 신호에 따라 이레이즈 전압(Verase) 및 스캔 전압(Vscan) 중 어느 하나의 전압을 플로팅 게이트 트랜지스터의 서브스트레이트(212)에 제공할 수 있다.
즉, 아날로그 스위치(222)를 통해 컨트롤 게이트(211)에 스캔 전압(Vscan)이 인가되면 플래시 메모리 칩(210)에는 양(+)의 바이아스 전압이 제공되고, 서브스트레이트 컨트롤(223)을 통해 서브스트레이트(212)에 스캔 전압(Vscan)이 인가되면 플래시 메모리 칩(210)에는 음(-)의 바이아스 전압이 제공될 수 있다.
이하, 도 3a 내지 도 4c를 참조하여 이러한 스캔 전압(Vscan)을 이용하여 전자파를 측정하는 보다 상세한 사항들을 설명한다.
도 3a 내지 도 4c는 일 실시예에 따른 플래시 메모리의 구조를 이용한 전자파 측정 장치에 포함된 적어도 하나의 플래시 메모리 칩의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
스캔 전압(Vscan)을 이용한 전자파 측정 방법에 대하여 설명하기에 앞서, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 일 실시예에 따른 플래시 메모리 칩의 구조와 동작 특성을 간략히 설명한다.
도 3a를 참조하면, 일 실시예에 따른 플래시 메모리 칩은 적어도 하나의 메모리 블록(310)을 포함한다. 적어도 하나의 메모리 블록(310)은 적어도 하나의 페이지(313)를 포함하고, 적어도 하나의 페이지(313)는 복수의 플로팅 게이트 트랜지스터들을 포함할 수 있다.
예를 들면, 일 실시예에 따른 전자파 측정 장치는 전자파 측정을 위하여 4개의 블록들을 이용할 수 있다. 이 경우, 4개의 블록들 각각은 8개의 페이지들을 포함할 수 있다.
도 1의 컨트롤러(130)로부터 전송되는 제어 신호는 로우 어드레스(row address)와 칼럼 어드레스(column address)를 포함할 수 있다. 플래시 메모리 칩에 포함된 로우 디코더(row decoder)는 로우 어드레스를 이용하여 복수의 워드 라인들(word lines)(311) 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 또한, 플래시 메모리 칩에 포함된 칼럼 디코더(column decoder)는 칼럼 어드레스를 이용하여 복수의 비트 라인들(bit lines)(312) 중 어느 하나를 선택할 수 있다.
이 때, 메모리 블록(310) 내의 셀 배열(cell array)은 복수의 셀들(즉, 복수의 트랜지스터들)로 구성될 수 있다. 복수의 셀들 각각은 셀 배열 구조 상에서 고유한 위치를 차지할 수 있다. 일 실시예에 따른 전자파 측정 장치는 복수의 셀들 각각을 이용하여 해당 셀이 차지한 위치에서의 전자파의 크기와 방향을 측정할 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 전자파 측정 장치는 셀 배열 내의 전체 셀들에 대한 전자파의 크기와 방향 정보를 종합함으로써, 해당 셀 배열이 위치한 공간에서의 전자파의 전체 윤곽(contour)과 관련된 정보를 획득하는 기술을 제공할 수 있다.
예를 들면, 전자파 측정 장치가 직진하는 단일 주파수의 정현 전자파만이 영향을 미치는 이상적인 공간에 위치하는 경우, 해당 전자파의 진폭, 주파수, 위상을 측정할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 일 실시예에 따른 플로팅 게이트 트랜지스터는 적어도 두 개의 상태(state)들을 가진다.
예를 들어, 컨트롤 게이트(321)에 0V의 전압이 인가되고, 서브스트레이트(322)에 이레이즈 전압(Verase)인 20V가 인가되면, 플로팅 게이트(323)에 있는 전자들이 유출 될 수 있다.
이렇게 플로팅 게이트(323)에 있는 전자들이 유출 된 상태(이하, "L1 상태"라고 한다)에서, 플로팅 게이트 트랜지스터는 I-V 곡선(324)와 같은 특성을 가질 수 있다. 즉, L1 상태의 플로팅 게이트 트랜지스터는 VTH-1의 문턱 전압을 경계로 온/오프 되는 스위치와 같이 동작할 수 있다.
이 때, 문턱 전압 분포 그래프(325)는 L1 상태의 플로팅 게이트 트랜지스터가 가지는 문턱 전압의 분포를 나타낸다. 문턱 전압 분포 그래프(325)에서 x축은 문턱 전압이고, y축은 해당 문턱 전압을 가지는 플로팅 게이트 트랜지스터의 수이다. 즉, L1 상태의 플로팅 게이트 트랜지스터는 문턱 전압 분포 그래프(325)가 x축 방향으로 분포된 범위 내에서 문턱 전압을 가질 수 있다.
또한, 컨트롤 게이트(331)에 프로그램 전압(Vprogram)인 20V가 인가되고, 서브스트레이트(332)에 0V의 전압이 인가되면, 플로팅 게이트(333)로 전자들이 유입 될 수 있다.
이렇게 플로팅 게이트(333)에 전자들이 유입 된 상태(이하, "L0 상태"라고 한다)에서, 플로팅 게이트 트랜지스터는 I-V 곡선(334)와 같은 특성을 가질 수 있다. 즉, L0 상태의 플로팅 게이트 트랜지스터는 VTH-0의 문턱 전압을 경계로 온/오프 되는 스위치와 같이 동작할 수 있다.
이 때, 문턱 전압 분포 그래프(335)는 L0 상태의 플로팅 게이트 트랜지스터가 가지는 문턱 전압의 분포를 나타낸다. 문턱 전압 분포 그래프(335)에서 x축은 문턱 전압이고, y축은 해당 문턱 전압을 가지는 플로팅 게이트 트랜지스터의 수이다. 즉, L0 상태의 플로팅 게이트 트랜지스터는 문턱 전압 분포 그래프(335)가 x축 방향으로 분포된 범위 내에서 문턱 전압을 가질 수 있다.
즉, L0 상태의 플로팅 게이트 트랜지스터는 L1 상태의 플로팅 게이트 트랜지스터에 비하여 더 높은 문턱 전압을 가질 수 있다.
도 4a를 참조하면, 일 실시예에 따른 스캔 전압(Vscan)은 전자파의 방사 없이는 F-N 터널링 현상이 실질적으로 발생하지 않는 범위 내에서 결정된다.
여기서, F-N 터널링 현상이란, 플로팅 게이트와 서브스트레이트 사이에서 전자의 유입 또는 유출이 일어나는 현상이다. F-N 터널링 현상이 발생될 확률은 플로팅 게이트와 서브스트레이트 사이의 바이아스 전압에 의한 전자 에너지(electron energy)에 의존한다.
보다 구체적으로, F-N 터널링 현상에 의해 플로팅 게이트로 전자가 유입될지 또는 플로팅 게이트로부터 전자가 유출될지 여부는 바이아스 전압의 부호에 의존한다. 또한, 바이아스 전압의 크기가 클수록, F-N 터널링 현상에 의해 전자의 유입 또는 유출이 일어날 확률이 높아진다.
예를 들면, 스캔 전압(Vscan)이 0V인 경우(410) F-N 터널링 현상이 발생될 확률은 스캔 전압(Vscan)이 9V인 경우(420) F-N 터널링 현상이 발생될 확률보다 낮다. 또한, 스캔 전압(Vscan)이 9V인 경우(420) F-N 터널링 현상이 발생될 확률은 스캔 전압(Vscan)이 18V인 경우(430) F-N 터널링 현상이 발생될 확률보다 낮다.
다만, 스캔 전압(Vscan)이 프로그램 전압(Vprogram)이나 이레이즈 전압(Verase)보다 낮은 전압으로 설정되는 이상, 스캔 전압(Vscan) 만으로는 F-N 터널링 현상이 실질적으로 발생하지 않을 수 있다.
예를 들어, 전술한 바와 같이 스캔 전압(Vscan)이 18V인 경우(430), 스캔 전압(Vscan)이 0V 또는 9V인 경우(410, 420)에 비하여 F-N 터널링 현상이 발생될 확률이 높다. 하지만, 스캔 전압(Vscan)이 18V인 경우(430)에도 스캔 전압(Vscan)이 프로그램 전압(Vprogram)인 20V보다 낮으므로, 스캔 전압(Vscan)을 인가하는 것 만으로 F-N 터널링 현상이 발생되지는 아니한다.
따라서, 도 4a의 문턱 전압 분포 그래프들을 참조하면, 스캔 전압(Vscan)이 0V인 경우(410), 스캔 전압(Vscan)이 9V인 경우(420) 및 스캔 전압(Vscan)이 18V인 경우(430) 모두 플로팅 게이트 트랜지스터가 동일한 문턱 전압의 분포를 가질 수 있다.
이하, 도 4b 및 도 4c를 참조하여, 스캔 전압(Vscan)의 값이 전자파 측정에 미치는 영향을 설명한다.
도 4b와 도 4c를 참조하면 일 실시예에 따른 전자파 측정 장치에 포함된 플로팅 게이트 트랜지스터는 스캔 전압(Vscan)과 전자파에 의하여 문턱 전압이 변경된다.
우선, 전자파가 플로팅 게이트로부터 서브스트레이트 방향으로 방사되는 경우(450, 460) 플로팅 게이트로 전자가 유입될 수 있다. 반면, 전자파가 서브스트레이트로부터 플로팅 게이트 방향으로 방사되는 경우(480, 490) 플로팅 게이트로부터 전자가 유출될 수 있다.
이 경우, 플로팅 게이트에 저장된 전자의 수에 따라 플로팅 게이트 트랜지스터의 문턱 전압이 변경되므로, 전자파 방사 전/후 문턱 전압이 증가하였는지 또는 감소하였는지 여부에 따라 전자파의 방향과 관련된 정보가 획득될 수 있다.
더 나아가, 플로팅 게이트 트랜지스터의 플로팅 게이트에 전자가 유입되거나 플로팅 게이트로부터 전자가 유출되는 민감도는 바이아스 전압(즉, 스캔 전압)에 의존할 수 있다.
여기서, 플로팅 게이트에 전자가 유입되거나 플로팅 게이트로부터 전자가 유출되는 민감도는 플로팅 게이트에 전자가 유입되거나 플로팅 게이트로부터 전자가 유출될 확률을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 바이아스 전압(즉, 스캔 전압)이 양의 값인 경우 플로팅 게이트에 전자가 유입될 민감도(예를 들면, 확률)가 증가하고, 바이아스 전압(즉, 스캔 전압)이 음의 값인 경우 플로팅 게이트로부터 전자가 유출될 민감도(예를 들면, 확률)가 증가할 수 있다.
예를 들면, 스캔 전압(Vscan)이 0V인 경우(440) 플로팅 게이트에 전자가 유입될 민감도(예를 들면, 확률)는 나머지 두 경우들(450, 460)에 비하여 낮다. 반대로, 스캔 전압(Vscan)이 18V인 경우(460) 플로팅 게이트에 전자가 유입될 민감도(예를 들면, 확률)는 나머지 두 경우들(440, 450)에 비하여 높다.
따라서, 동일한 세기와 동일한 방향의 전자파에 동일한 시간 동안 노출된 결과, 스캔 전압(Vscan)이 0V인 경우(440) 플로팅 게이트에 전자가 유입되지 아니하고, 스캔 전압(Vscan)이 18V인 경우(460) 플로팅 게이트에 다수의 전자가 유입될 수 있다.
그 결과, 스캔 전압(Vscan)이 18V인 경우(460) 전자파에 노출된 이후 플로팅 게이트 트랜지스터의 문턱 전압이 증가될 수 있다.
마찬가지로, 스캔 전압(Vscan)이 0V인 경우(470) 플로팅 게이트로부터 전자가 유출될 민감도(예를 들면, 확률)는 나머지 두 경우들(480, 490)에 비하여 낮다. 반대로, 스캔 전압(Vscan)이 18V인 경우(490) 플로팅 게이트로부터 전자가 유출될 민감도(예를 들면, 확률)는 나머지 두 경우들(470, 480)에 비하여 높다.
따라서, 동일한 세기와 동일한 방향의 전자파에 동일한 시간 동안 노출된 결과, 스캔 전압(Vscan)이 0V인 경우(470) 플로팅 게이트로부터 전자가 유출되지 아니하고, 스캔 전압(Vscan)이 18V인 경우(490) 플로팅 게이트로부터 다수의 전자가 유출될 수 있다.
그 결과, 스캔 전압(Vscan)이 18V인 경우(490) 전자파에 노출된 이후 플로팅 게이트 트랜지스터의 문턱 전압이 감소될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 플로팅 게이트 트랜지스터에 인가되는 스캔 전압(Vscan)과 플로팅 게이트 트랜지스터의 변경된 문턱 전압의 크기를 전자파의 방향과 전자파의 세기에 맵핑(mapping) 시킴으로써, 전자파를 측정하는 기술을 제공할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 플래시 메모리의 구조를 이용한 전자파 측정 장치에 포함된 컨트롤러를 나타내는 블록도이다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 컨트롤러(500)는 I/O 컨트롤러(510), 로직 컨트롤러(520), 레지스터(530) 및 제어 신호 생성부(540)를 포함한다.
I/O 컨트롤러(510)는 메모리의 주소 또는 메모리에 저장된 데이터 등의 입출력을 제어할 수 있다. 로직 컨트롤러(520)는 칩 이네이블(chip enable, CE) 또는 라이트 이네이블(write enable, WE) 등 전자파 측정 장치의 동작을 위한 각종 이네이블 신호들을 처리할 수 있다.
레지스터(530)는 전자파 측정 장치의 상태를 지시(indicating)하는 상태 레지스터(status register), 전자파 측정 장치의 플래시 메모리 주소를 위한 주소 레지스터(address register), 전자파 측정 장치의 설정을 위한 설정 레지스터(configuration register) 및 전자파 측정 장치의 동작을 위한 명령 레지스터(command register) 등을 포함할 수 있다.
제어 신호 생성부(540)는 로직 컨트롤러(520) 또는 레지스터(530)로부터 전송 받은 신호를 기초로 하여 도 1의 전압 생성부(120)와 플래시 메모리 칩(110)을 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 플래시 메모리의 구조를 이용한 전자파 측정 장치의 동작 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 전자파 측정 장치는 휴지(idle) 모드(610), 이레이즈 모드(620), 프로그램 모드(630), 리드 모드(640) 및 스캔 모드(650) 각각으로 동작할 수 있다.
보다 구체적으로, 전자파 측정 장치는 리셋(reset) 입력에 반응하여 휴지 모드(610)로 동작할 수 있다. 나아가, 전자파 측정 장치는 이레이즈 동작, 프로그램 동작, 리드 동작 및 스캔 동작 중 어느 하나에 대응되는 입력을 수신함에 반응하여 해당 모드로 전환될 수 있다.
이 때, 스캔 모드(650)는 전자파를 측정하는 모드로, 복수의 전자파 측정 모드들을 포함할 수 있다.
미리 정해진 복수의 전자파 측정 모드들은 플래시 메모리 칩에 포함된 복수의 블록들에 동일한 바이아스 전압(즉, 스캔 전압)을 제공하는 제1 전자파 측정 모드, 복수의 블록들에 상이한 바이아스 전압(즉, 스캔 전압)을 제공하는 제2 전자파 측정 모드, 복수의 블록들 각각에 포함된 복수의 페이지들에 상이한 바이아스 전압(즉, 스캔 전압)을 제공하는 제3 전자파 측정 모드 또는 플래시 메모리 칩에 포함된 복수의 플로팅 게이트 트랜지스터들에 상이한 바이아스 전압(즉, 스캔 전압)을 제공하는 제4 전자파 측정 모드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
즉, 전자파 측정 장치는 제2 전자파 측정 모드에서, 복수의 블록들 각각마다 상이한 스캔 전압을 인가할 수 있다. 예를 들면, 전자파 측정 장치는 복수의 블록들을 그룹 지은 뒤, 그룹별로 상이한 스캔 전압을 인가할 수 있다. 즉, 전자파 측정 장치는 복수의 블록들 중 일부에는 9V의 스캔 전압을 인가하고, 나머지 블록들에는 -9V의 스캔 전압을 인가할 수 있다. 또한, 전자파 측정 장치는 복수의 블록들 중 일부에는 9V의 스캔 전압을 인가하면서, 나머지 블록들은 스캔 전압을 인가하지 않고 플로트(float) 시킬 수 있다.
또한, 전자파 측정 장치는 제3 전자파 측정 모드에서, 동일한 블록 내 복수의 페이지들 각각마다 상이한 스캔 전압을 인가할 수 있다. 예를 들면, 전자파 측정 장치는 동일한 블록 내 복수의 페이지들을 그룹 지은 뒤, 그룹별로 상이한 스캔 전압을 인가할 수 있다. 즉, 전자파 측정 장치는 복수의 페이지들 중 일부에는 9V의 스캔 전압을 인가하고, 나머지 페이지들에는 -9V의 스캔 전압을 인가할 수 있다. 또한, 전자파 측정 장치는 복수의 페이지들 중 일부에는 9V의 스캔 전압을 인가하면서, 나머지 페이지들은 스캔 전압을 인가하지 않고 플로트 시킬 수 있다.
또한, 전자파 측정 장치는 제4 전자파 측정 모드에서, 복수의 플로팅 게이트 트랜지스터들 각각마다 상이한 스캔 전압을 인가할 수 있다. 예를 들면, 복수의 플로팅 게이트 트랜지스터들은 제1 플로팅 게이트 트랜지스터와 제2 플로팅 게이트 트랜지스터를 포함할 수 있다. 이 때, 전자파 측정 장치는 제1 플로팅 게이트 트랜지스터에는 9V의 스캔 전압을 인가하고, 제2 플로팅 게이트 트랜지스터에는 -9V의 스캔 전압을 인가할 수 있다. 또한, 전자파 측정 장치는 제1 플로팅 게이트 트랜지스터에는 9V의 스캔 전압을 인가하면서, 제2 플로팅 게이트 트랜지스터에는 스캔 전압을 인가하지 않고 플로트 시킬 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 플래시 메모리의 구조를 이용한 전자파 측정 방법을 나타내는 동작 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 전자파 측정 방법은 제1 초기화 단계(erase)(710), 제2 초기화 단계(program)(720), 전자파 검출 단계(scan)(730) 및 전자파의 세기/방향 정보 획득 단계(750)를 포함한다.
제1 초기화 단계(erase)(710)는 초기화 신호의 수신에 반응하여 플래시 메모리에 포함된 적어도 하나의 플래시 메모리 칩에 저장된 정보를 초기화할 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 초기화 단계(erase)(710)는 이레이즈(erase) 동작에 대응되는 바이아스 전압을 상기 플래시 메모리 칩에 제공할 수 있다.
즉, 제1 초기화 단계(erase)(710)는 플래시 메모리 칩에 포함된 플로팅 게이트들로부터 전자를 유출시킴으로써, 이전 단계의 프로그램 동작 또는 스캔 동작 등에 의해 변경된 전자의 개수를 초기화할 수 있다.
또한, 제2 초기화 단계(program)(720)는 프로그램(program) 동작에 대응되는 바이아스 전압을 상기 플래시 메모리 칩에 제공할 수 있다.
보다 구체적으로, 제2 초기화 단계(program)(720)는 플로팅 게이트들에 미리 설정된 양의 전자를 유입시킬 수 있다.
이 때, 제2 초기화 단계(program)(720)는 구현에 따라 플래시 메모리를 위한 프로그램 동작을 그대로 이용할 수 있고, 모든 블록 모든 페이지를 한꺼번에 프로그램 하는 새로운 동작을 추가함으로써 구현될 수 있다.
플로팅 게이트에 유입되는 전자의 양은 베리파이 전압(Vverify)으로 설정할 수 있다. 제2 초기화 단계(program)(720)는 기존에 알려진 ISPP(Incremental step pulse programming) 기법을 이용하여 전자를 주입하려고 하는 모든 플로팅 게이트 트랜지스터들의 문턱 전압이 Vverify 이상이 될 때까지 프로그램 동작 및 베리파이 동작을 반복할 수 있다.
또한, 전자파 검출 단계(scan)(730)는 초기화 된 정보가 전자파에 의해 변경되도록 플래시 메모리 칩의 바이아스 전압을 미리 정해진 시간 동안 제어할 수 있다.
이 때, 단계(730)은 미리 정해진 시간을 설정하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 미리 정해진 시간은 플래시 메모리 칩이 전자파에 노출되는 시간인 노출 시간을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 단계(730)은 사용자로부터 노출 시간을 입력 받을 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 단계(730)은 전자파 측정을 위한 센서(예를 들면, 플래시 메모리 칩)의 구현에 따라 노출 시간을 결정할 수 있다.
또한, 전자파 검출 단계(scan)(730)는 복수의 블록들에 포함된 복수의 페이지들 각각에 바이아스 전압으로써 스캔 전압(Vscan)을 인가함으로써, 전자파 스캐닝의 민감도를 결정할 수 있다.
전술한 바와 같이, 전자파 검출 단계(scan)(730)는 전자가 플로팅 게이트에 주입되기 쉽도록 구성 하고 싶으면 양(+)의 스캔 전압을 인가하고, 전자가 플로팅 게이트로부터 빠져 나오기 쉽도록 구성하고 싶으면 음(-)의 스캔 전압을 인가할 수 있다.
이 때, 스캔 전압은 외부 전자파의 효과가 없는 경우, 스캔 전압 자체에 의해 전자가 주입되거나 빠져 나오지 않는 범위에서 설정될 수 있다. 스캔 전압은 플래시 메모리의 파라미터를 설정하는 통상적인 방법에 의해 설정될 수 있다.
전자파 검출 단계(scan)(730)는 미리 정해진 시간 동안 플래시 메모리 칩을 전자파 측정 환경에 노출시키며, 노출 시간은 스캔 전압과 측정 환경 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 전자파 검출 단계(scan)(730)는 미리 정해진 시간 동안 스캔 전압을 변경하지 않고 동일한 전압으로 유지할 수 있다.
스캔 종료 조건 만족여부를 판단하는 단계(740)는 미리 정해진 시간(즉, 설정된 노출 시간)이 경과하였는지 여부를 판단할 수 있다. 나아가, 단계(740)은 미리 정해진 시간(즉, 설정된 노출 시간)이 경과하지 않았다는 판단에 따라 바이아스 전압을 전자파 검출 단계(730)에서와 동일하게 유지할 수 있다.
또한, 단계(740)은 미리 정해진 시간(즉, 설정된 노출 시간)이 경과하였다는 판단에 따라 바이아스 전압을 변경할 수 있다. 보다 구체적으로, 단계(740)은 미리 정해진 시간(즉, 설정된 노출 시간)이 경과된 경우, 더 이상 전자파에 의하여 플래시 메모리에 저장된 정보가 변경되지 않도록 바이아스 전압을 변경할 수 있다.
단계(740)에 의해 전자파 검출 작업이 완료되었다고 판단되면, 전자파의 세기/방향 정보 획득 단계(750)는 플래시 메모리 칩에 저장된 정보를 리드(read)하고 리드(read) 된 정보를 기초로 전자파의 세기와 관련된 정보 및 전자파의 방향과 관련된 정보를 획득할 수 있다.
이 때, 전자파의 세기와 관련된 정보 및 전자파의 방향과 관련된 정보 각각의 해상도(resolution)는 미리 정해진 시간(즉, 설정된 노출 시간)에 의존할 수 있다. 예를 들면, 촬영된 사진의 품질이 카메라의 렌즈를 빛에 노출시키는 정도에 의존하는 것과 같은 원리로, 일 실시예에 따른 전자파 측정 해상도는 전자파 센서(예를 들면, 플래시 메모리 칩)를 전자파에 노출시키는 노출 시간에 의존할 수 있다.
이러한 전자파의 세기/방향 정보 획득 단계(750)와 관련된 보다 상세한 사항들은 도 8을 참조하여 후술한다.
도 8은 일 실시예에 따른 플래시 메모리의 구조를 이용한 전자파 측정 방법에 포함되는 복수의 단계들 각각에서 변경되는 플래시 메모리 칩의 문턱 전압의 분포를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 플래시 메모리에 포함된 플로팅 게이트 트랜지스터의 문턱 전압 분포는 플래시 메모리의 구조를 이용한 전자파 측정 방법의 각 단계에 따라 변경된다.
도 7의 제1 초기화 단계(erase)(810)에서 플로팅 게이트 트랜지스터의 문턱 전압 분포는 도 3b를 참조하여 전술한 L1 상태의 문턱 전압 분포로 변경될 수 있다.
이어서, 제2 초기화 단계(program)(820)에서 플로팅 게이트 트랜지스터의 문턱 전압 분포는 베리파이 전압(Vverify) 이상의 값을 가지는 문턱 전압 분포로 변경될 수 있다.
또한, 전자파 검출 단계(scan)(830)에서 플로팅 게이트 트랜지스터의 문턱 전압 분포는 도 4b 및 도 4c를 참조하여 전술한 바와 같이, 스캔 전압(Vscan), 전자파의 세기 및 전자파의 방향에 따라 변경될 수 있다.
마지막으로, 전자파의 세기/방향 정보 획득 단계(840)는 초기화 된 정보와 관련된 문턱 전압(Vverify)과 리드 된 정보와 관련된 문턱 전압(Vread-end)을 기초로 전자파의 세기와 관련된 정보 및 전자파의 방향과 관련된 정보를 계산할 수 있다.
즉, 전자파의 세기/방향 정보 획득 단계(840)는 전자파 노출에 의하여 플로팅 게이트 트랜지스터들의 문턱 전압 분포가 초기 설정된 베리파이 전압(Vverify)으로부터 얼마나 이동하였는지 판단할 수 있다. 이 때, 전자파의 세기/방향 정보 획득 단계(840)는 기존에 알려진 무빙 리드(moving read) 기법을 이용할 수 있다.
보다 구체적으로, 전자파의 세기/방향 정보 획득 단계(840)는 초기화 된 정보와 관련된 문턱 전압(Vverify)으로부터 리드 된 정보와 관련된 문턱 전압(Vread-end)을 차감한 값의 부호를 기초로 전자파의 방향과 관련된 정보를 계산할 수 있다. 나아가, 전자파의 세기/방향 정보 획득 단계(840)는 초기화 된 정보와 관련된 문턱 전압(Vverify)과 리드 된 정보와 관련된 문턱 전압(Vread-end)의 차이를 기초로 전자파의 세기와 관련된 정보를 계산할 수 있다.
즉, Vverify - Vread-end값이 양인 경우 전자가 유입된 것이고, 음의 값인 경우 전자가 유출된 것으로 전자파의 방향을 알 수 있으며, 두 값 차이의 절대값에 의해 외부 전자파의 세기를 측정할 수 있다.
여기서, 전자파 세기의 측정 단위는 터널링 옥사이드(tunneling oxide)의 두께와 유전체의 용량(capacitance) 등을 이용하여 전계강도(E=V/m)로 환산될 수 있다.
이상에서 실시예들은 플로팅 게이트 구조의 플래시 메모리(예를 들면, NAND 플래시 메모리나 NOR 플래시 메모리)를 이용하여 구현될 수 있음이 설명되었으나, 해당 분야에서 통상의 기술을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 실시예들은 전자를 저장하기 위해 플로팅 게이트 구조가 아니라 절연체인 질화 규소 필름 (silicon nitride film) 을 사용하는 SONOS(semiconductor-oxide-nitride-oxide-semiconductor) 또는 MONOS (metal-ONOS) 구조의 Charge trapping 플래시 메모리를 이용하여 구현되거나, NAND 플래시메모리의 스트링 구조를 수직으로 구축한 3D NAND를 이용하여 구현되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 이러한 실시예들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (17)

  1. 플래시 메모리의 구조를 이용한 전자파 측정 장치에 있어서,
    상기 전자파에 노출되는 적어도 하나의 플래시 메모리 칩;
    상기 적어도 하나의 플래시 메모리 칩에 제공되는 바이아스 전압을 생성하는 전압 생성부; 및
    상기 전자파에 의해 상기 플래시 메모리 칩에 저장되는 정보가 변경되도록 상기 전압 생성부를 제어하는 컨트롤러
    를 포함하는 전자파 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전자파에 의해 변경된 정보는
    상기 전자파의 세기와 관련된 정보 및 상기 전자파의 방향과 관련된 정보를 포함하는 전자파 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 플래시 메모리 칩에 저장되는 정보는 상기 플래시 메모리 칩의 플로팅 게이트에 저장되는 전자의 수를 포함하고, 상기 플로팅 게이트에 전자가 유입되거나 상기 플로팅 게이트로부터 전자가 유출되는 민감도는 상기 바이아스 전압에 의존하는 전자파 측정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 바이아스 전압이 양의 값인 경우 상기 플로팅 게이트에 전자가 유입될 민감도가 증가하고, 상기 바이아스 전압이 음의 값인 경우 상기 플로팅 게이트로부터 전자가 유출될 민감도가 증가하는 전자파 측정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는
    미리 정해진 복수의 전자파 측정 모드들 중 어느 하나로 동작하고,
    상기 미리 정해진 복수의 전자파 측정 모드들은
    상기 적어도 하나의 플래시 메모리 칩에 포함된 복수의 블록들에 동일한 바이아스 전압을 제공하게끔 상기 전압 생성부를 제어하는 제1 전자파 측정 모드;
    상기 복수의 블록들에 상이한 바이아스 전압을 제공하게끔 상기 전압 생성부를 제어하는 제2 전자파 측정 모드;
    상기 복수의 블록들 각각에 포함된 복수의 페이지들에 상이한 바이아스 전압을 제공하게끔 상기 전압 생성부를 제어하는 제3 전자파 측정 모드; 또는
    상기 적어도 하나의 플래시 메모리 칩에 포함된 복수의 플로팅 게이트 트랜지스터들에 상이한 바이아스 전압을 제공하게끔 상기 전압 생성부를 제어하는 제4 전자파 측정 모드
    중 적어도 하나를 포함하는 전자파 측정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    입출력 인터페이스를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는
    상기 입출력 인터페이스로부터 상기 전자파 측정 장치의 동작 모드를 전자파 측정 모드로 전환하라는 입력을 수신하고, 상기 입력의 수신에 반응하여 상기 플래시 메모리 칩이 초기화 되도록 상기 전압 생성부를 제어하는 전자파 측정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 컨트롤러는
    상기 플래시 메모리 칩을 초기화 하기 위하여, 이레이즈(erase) 동작에 대응되는 바이아스 전압을 상기 플래시 메모리 칩에 제공한 뒤, 프로그램(program) 동작에 대응되는 바이아스 전압을 상기 플래시 메모리 칩에 제공하게끔 상기 전압 생성부를 제어하는 전자파 측정 장치.
  8. 플래시 메모리의 구조를 이용한 전자파 측정 방법에 있어서,
    상기 플래시 메모리에 포함된 적어도 하나의 플래시 메모리 칩에 저장된 정보를 초기화 하는 단계;
    상기 초기화 된 정보가 전자파에 의해 변경되도록 상기 플래시 메모리 칩의 바이아스 전압을 미리 정해진 시간 동안 제어하는 단계;
    상기 플래시 메모리 칩에 저장된 정보를 리드(read) 하는 단계; 및
    상기 리드(read) 된 정보를 기초로 상기 전자파의 세기와 관련된 정보 및 상기 전자파의 방향과 관련된 정보를 획득하는 단계
    를 포함하는 전자파 측정 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 플래시 메모리 칩에 저장된 정보는 상기 플래시 메모리 칩의 플로팅 게이트에 저장된 전자의 수를 포함하고, 상기 플로팅 게이트에 전자가 유입되거나 상기 플로팅 게이트로부터 전자가 유출되는 민감도는 상기 바이아스 전압에 의존하는 전자파 측정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 바이아스 전압이 양의 값인 경우 상기 플로팅 게이트에 전자가 유입될 민감도가 증가하고, 상기 바이아스 전압이 음의 값인 경우 상기 플로팅 게이트로부터 전자가 유출될 민감도가 증가하는 전자파 측정 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는
    상기 적어도 하나의 플래시 메모리 칩에 포함된 복수의 블록들에 동일한 바이아스 전압을 제공하는 단계;
    상기 복수의 블록들에 상이한 바이아스 전압을 제공하는 단계; 또는
    상기 복수의 블록들 각각에 포함된 복수의 페이지들에 상이한 바이아스 전압을 제공하는 단계
    중 적어도 하나를 포함하는 전자파 측정 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는
    상기 미리 정해진 시간을 설정하는 단계;
    상기 초기화 된 정보가 전자파에 의해 변경되도록 상기 플래시 메모리 칩의 바이아스 전압을 조절하는 단계;
    상기 미리 정해진 시간이 경과하였는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 미리 정해진 시간이 경과하지 않았다는 판단에 따라 상기 바이아스 전압을 유지하는 단계; 및
    상기 미리 정해진 시간이 경과하였다는 판단에 따라 상기 바이아스 전압을 변경하는 단계
    를 포함하는 전자파 측정 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 전자파의 세기와 관련된 정보 및 상기 전자파의 방향과 관련된 정보 각각의 해상도(resolution)는 상기 미리 정해진 시간에 의존하는 전자파 측정 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 초기화 하는 단계는
    이레이즈(erase) 동작에 대응되는 바이아스 전압을 상기 플래시 메모리 칩에 제공하는 단계; 및
    프로그램(program) 동작에 대응되는 바이아스 전압을 상기 플래시 메모리 칩에 제공하는 단계
    를 포함하는 전자파 측정 방법.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 획득하는 단계는
    상기 초기화 된 정보와 관련된 문턱 전압과 상기 리드 된 정보와 관련된 문턱 전압을 기초로 상기 전자파의 세기와 관련된 정보 및 상기 전자파의 방향과 관련된 정보를 계산하는 단계
    를 포함하는 전자파 측정 방법.
  16. 제8항에 있어서,
    상기 획득하는 단계는
    상기 초기화 된 정보와 관련된 문턱 전압으로부터 상기 리드 된 정보와 관련된 문턱 전압을 차감한 값의 부호를 기초로 상기 전자파의 방향과 관련된 정보를 계산하는 단계; 및
    상기 초기화 된 정보와 관련된 문턱 전압과 상기 리드 된 정보와 관련된 문턱 전압의 차이를 기초로 상기 전자파의 세기와 관련된 정보를 계산하는 단계
    를 포함하는 전자파 측정 방법.
  17. 제8항 내지 제16항 중에서 어느 하나의 항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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