要点

    模拟浮栅存储基于EEPROM和闪存技术。

    模拟浮栅的应用包括模拟记录、电压基准电路、模拟信号处理。

    模拟存储与信号处理省电效果明显。
         
    模拟处理的等待时间很短。

    若要生产出成功的IC，就需要很好地了解设计、工艺与制造。
   
    模拟存储与处理的潜在用途无穷无尽。

　　正如其名称暗示的那样，浮栅晶体管的驱动端子与该器件的其它部分彼此绝缘，即它是悬浮的，因此从输入端子到其它端子之间没有直接的内部DC路径。40多年前，当半导体公司在检查“有缺陷的”IC（它们通往栅极端子的电连接是断开的）时，它们就意识到了这种技术。它们当时几乎不知道自己可以用这些浮栅晶体管的数字版本来把信息保存在存储器中。

　　而在过去10年，浮栅设计不仅成功用于存储器，而且还用于许多IC类别。例如，你可以用栅极电压来表示内部电路节点的微调电平。电压基准电路也可把输出电压保存在浮栅上，并且在上至轿车，下至贺卡的所有事物中，你都能用浮栅模拟电路在音频记录芯片（把音频作为模拟样本记录在浮栅上）中实现先进的信号处理功能。

　　Gtronix公司是硅谷的一家初创企业，充分利用了佐治亚理工学院在模拟浮栅领域开展的工作，来制造一些模拟信号处理芯片，它们把乘法器系数作为模拟电压保存在浮栅晶体管上。这些零件可用于噪声消除与波束控制，芯片可改善麦克风在手机或蓝牙耳机中的方向性。由于信号处理不是发生在DSP的数字域，而是在模拟域，因此功耗很小。模拟信号处理从输入到输出的等待时间也短很多，这在某些应用中也许很重要。研究者还在考虑利用模拟浮栅技术来表示神经网络，这是因为模拟存储能帮助他们模仿脑细胞的行为。

　　数字浮栅技术以及模拟浮栅技术的演变由来已久，最初是上世纪60年代末期在贝尔实验室开始的，研究人员Dawon Kahng和Simon Sze当时在评估绝缘栅极上的电荷存储的用途。他们希望利用这种存储来取代使用铁氧体磁芯的磁性存储器（参考文献1）。该项研究是Kahng在1960年获得的FET专利的产物。1968年，Sperry Rand公司的研究人员Horst Wegener获得了某种FET存储元件的专利，它使用了存储在电介质中的电荷，这很像是驻极体麦克风把电荷存储在蜡中。

　　到了1971年，Intel公司的Dov Frohman申请了一项浮栅器件专利，设计人员利用穿过氧化物的电子来对该器件编程。该技术构成了当代多数浮栅存储器的基础。1972年，Frohman获得了一项EPROM专利，它要求人们用紫外线照射晶粒来擦除存储器。到了1978年，Intel公的George Perlegos开发了一种浮栅EEPROM（图1和图2）。1980年，Toshiba公司的Fujio Masuoka开发出了闪存，这种无处不用的存储介质目前用于USB棒、MP3播放器、数码相机、固态盘驱动器等众多应用中。与EEPROM不同的是，闪存不允许人们擦除单个存储位置，但它的制造成本便宜很多，记忆棒的价格证明了这一点。

　　图1，这种浮栅存储单元的编程方法是在浮栅上方的金属镀层放置12V电压。电子穿过绝缘氧化层来对栅极编程。

　　图2，这种浮栅存储单元的擦除方法是改变极性来给栅极放电。

　　模拟技术也已进入到闪存领域中。SLC固态闪存驱动器的工作方式类似于传统的存储单元：人们把单元设定为1（满电压）或0（无电压）。MLC存储器包含更多模拟元件。人们把单元设定为四个级别（表示2位数据）中的某个，由此有效地使存储器容量翻番。但是，模拟域的一切都伴随着折中。例如对于MLC驱动器，人们在获得较高容量的同时，代价是误码率(BER)较差，寿命较短，这是因为MLC器件的覆写次数无法达到SLC器件的水平。MLC器件还需要纠错电路来降低BER。