플로팅 게이트 MOSFET

1. 본문

플로팅 게이트 MOSFET(Floating Gate MOSFET, FGMOS)은 게이트가 전기적으로 절연된 MOSFET(금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터)의 한 종류입니다. 일반적인 MOSFET 구조에 플로팅 게이트(부유 게이트)라는 전극층을 추가하여, 이 플로팅 게이트에 전자를 저장하거나 제거함으로써 데이터를 저장하고 처리합니다.
플로팅 게이트 MOSFET의 구조 및 작동 원리:

• 구조:
• 일반 MOSFET과 유사하게 소스, 드레인, 채널, 게이트로 구성됩니다.
• 추가적으로, 게이트와 채널 사이에 절연된 플로팅 게이트가 존재합니다.
• 컨트롤 게이트는 플로팅 게이트 위에 위치하며, 플로팅 게이트와는 절연되어 있습니다.
• 작동 원리:
• 데이터 저장: 컨트롤 게이트에 높은 전압을 가하면, 채널의 전자가 터널링 현상(또는 핫 캐리어 주입)을 통해 플로팅 게이트로 이동하여 저장됩니다. 플로팅 게이트는 절연되어 있으므로, 전원이 꺼져도 전자가 장기간 (보통 10년 이상) 유지되어 비휘발성 메모리 특성을 갖습니다.
• 데이터 읽기: 플로팅 게이트에 저장된 전자의 양에 따라 MOSFET의 문턱 전압(트랜지스터가 켜지는 전압)이 달라집니다. 이 문턱 전압의 변화를 감지하여 저장된 데이터를 읽습니다.
• 데이터 삭제: 플로팅 게이트에서 전자를 제거하기 위해 파울러-노르드하임 터널링 또는 핫 캐리어 주입 메커니즘을 사용합니다.

• 비휘발성 메모리: EPROM, EEPROM, 플래시 메모리와 같은 비휘발성 메모리 소자의 핵심 구성 요소로 사용됩니다. 전원이 꺼져도 데이터가 유지되므로, 컴퓨터, 스마트폰, USB 드라이브 등 다양한 전자기기에 널리 사용됩니다.
• 낸드플래시는 MOSFET+FG (플로팅 게이트) 구조를 가집니다.
• 기타 응용: 신경망의 신경 계산 요소, 아날로그 저장 요소, 디지털 전위차계, 단일 트랜지스터 DAC 등에도 활용됩니다.

• 저장되는 전하량에 따라 SLC (Single-Level Cell), MLC (Multi-Level Cell), TLC (Triple-Level Cell), QLC (Quad-Level Cell) 등으로 나뉩니다. 저장되는 전하량이 많을수록 더 많은 데이터를 저장할 수 있지만, 복잡성과 오류 발생 가능성이 높아집니다.
• 낸드플래시 메모리는 MLC와 TLC의 이해를 돕기위해 셀의 분포형성, 코드화, 데이터화, 3가지 요소를 고려해야 합니다.

• 위키백과: 플로팅 게이트 MOSFET: [https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%94%8C%EB%A1%9C%ED%8C%8D_%EA%B2%8C%EC%9D%B4%ED%8A%B8_MOSFET](https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%94%8C%EB%A1%9C%ED%8C%8D_%EA%B2%8C%EC%9D%B4%ED%8A%B8_MOSFET)
• SK하이닉스 뉴스룸: [반도체 특강] 낸드플래시 메모리의 원리: [https://news.skhynix.co.kr/1697](https://news.skhynix.co.kr/1697)
• SK하이닉스 뉴스룸: [반도체의 이해 4편] 데이터를 담는 그릇을 찾아라! 메모리 소자의 발전사: [https://news.skhynix.co.kr/2246](https://news.skhynix.co.kr/2246)
• Electrical Hub: Floating Gate MOSFET: A Comprehensive Guide: [https://azadtechhub.com/floating-gate-mosfet-a-comprehensive-guide/](https://azadtechhub.com/floating-gate-mosfet-a-comprehensive-guide/)
• NAVER 블로그: MOSFET의 응용 - DRAM과 NAND Flash: [https://m.blog.naver.com/roboholic83/222043886859](https://m.blog.naver.com/roboholic83/222043886859)
• Tistory:[ Nandflash ] 05. 낸드플래시의 작동원리와 수명: [https://studyingrabbit.tistory.com/37](https://studyingrabbit.tistory.com/37)
• PCBTok: MOSFET 대 BJT 설명 – 어떤 트랜지스터가 당신의 필요에 맞을까요?: [https://www.pcbtok.com/ko/mosfet-vs-bjt-%ec%84%a4%eb%aa%85-%ec%96%b4%eb%96%a4-%ed%8a%b8%eb%9e%9c%ec%a7%80%ec%8a%a4%ed%84%b0%ea%b0%80-%eb%8b%b9%ec%8b%a0%ec%9d%98-%ed%95%84%ec%9a%94%ec%97%90-%eb%a7%9e%ec%9d%84%ea%b9%8c%ec%9a%94/](https://www.pcbtok.com/ko/mosfet-vs-bjt-%ec%84%a4%eb%aa%85-%ec%96%b4%eb%96%a4-%ed%8a%b8%eb%9e%9c%ec%a7%80%ec%8a%a4%ed%84%b0%ea%b0%80-%eb%8b%b9%ec%8b%a0%ec%9d%98-%ed%95%84%ec%9a%94%ec%97%90-%eb%a7%9e%ec%9d%84%ea%b9%8c%ec%9a%94/)