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存储芯片的NAND闪存高电压产生与电荷泵设计.docx
资料介绍
存储芯片的NAND闪存高电压产生与电荷泵设计
1 引言
电荷泵（Charge Pump）是NAND闪存中产生编程（15-20V）和擦除（-10V至-20V）高电压的关键电路模块。在3D NAND的千层堆叠中，电荷泵需要提供更大的负载电流和更高的输出电压精度，对转换效率、输出纹波和面积效率的要求持续提升。本章系统分析NAND闪存电荷泵的拓扑架构、设计优化和先进技术。
2 电荷泵基本原理
2.1 Dickson电荷泵
Dickson电荷泵是最常用的片上升压转换器拓扑，通过多级二极管-电容网络实现电压倍增。每级电压增益为：
其中V_clk为时钟电压幅度，C为泵电容，C_par为寄生电容，I_load为负载电流，f为时钟频率。
2.2 交叉耦合电荷泵
交叉耦合电荷泵使用NMOS和PMOS交叉耦合开关代替二极管，消除二极管的阈值电压损失，效率更高。
3 电荷泵设计优化
3.1 级数优化
电荷泵的级数决定了输出电压范围。在3D NAND中，编程电压15-20V需要5-8级，擦除电压-10V至-20V需要负压电荷泵。
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