閃存將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在由浮閘晶體管組成的記憶單元數(shù)組內(nèi)，在單階存儲(chǔ)單元(Single-level cell, SLC)設(shè)備中，每個(gè)單元只存儲(chǔ)1比特的信息。而多階存儲(chǔ)單元(Multi-level cell, MLC)設(shè)備則利用多種電荷值的控制讓每個(gè)單元可以存儲(chǔ)1比特以上的數(shù)據(jù)。

閃存的每個(gè)存儲(chǔ)單元類似一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)MOSFET, 除了晶體管有兩個(gè)而非一個(gè)閘極。在頂部的是控制閘(Control Gate, CG)，如同其他MOS晶體管。但是它下方則是一個(gè)以氧化物層與周遭絕緣的浮閘(Floating Gate, FG)。這個(gè)FG放在CG與MOSFET通道之間。由于這個(gè)FG在電氣上是受絕緣層獨(dú)立的, 所以進(jìn)入的電子會(huì)被困在里面。在一般的條件下電荷經(jīng)過(guò)多年都不會(huì)逸散。當(dāng)FG抓到電荷時(shí)，它部分屏蔽掉來(lái)自CG的電場(chǎng)，并改變這個(gè)單元的閥電壓(VT)。在讀出期間。利用向CG的電壓，MOSFET通道會(huì)變的導(dǎo)電或保持絕緣。這視乎該單元的VT而定(而該單元的VT受到FG上的電荷控制)。這股電流流過(guò)MOSFET通道，并以二進(jìn)制碼的方式讀出、再現(xiàn)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。在每單元存儲(chǔ)1比特以上的數(shù)據(jù)的MLC設(shè)備中，為了能夠更精確的測(cè)定FG中的電荷位準(zhǔn)，則是以感應(yīng)電流的量(而非單純的有或無(wú))達(dá)成的。

邏輯上，單層NOR Flash單元在默認(rèn)狀態(tài)代表二進(jìn)制碼中的“1”值，因?yàn)樵谝蕴囟ǖ碾妷褐悼刂崎l極時(shí)，電流會(huì)流經(jīng)通道。經(jīng)由以下流程，NOR Flash 單元可以被設(shè)置為二進(jìn)制碼中的“0”值。

1. 對(duì)CG施加高電壓(通常大于5V)。

2. 現(xiàn)在通道是開(kāi)的，所以電子可以從源極流入汲極(想像它是NMOS晶體管)。

3. 源-汲電流夠高了，足以導(dǎo)致某些高能電子越過(guò)絕緣層，并進(jìn)入絕緣層上的FG，這種過(guò)程稱為熱電子注入。

由于汲極與CG間有一個(gè)大的、相反的極性電壓，借由量子穿隧效應(yīng)可 以將電子拉出FG，所以能夠地用這個(gè)特性抹除NOR Flash單元(將其重設(shè)為“1”狀態(tài))?，F(xiàn)代的NOR Flash芯片被分為若干抹除片段(常稱為區(qū)扇(Blocks or sectors))，抹除操作只能以這些區(qū)塊為基礎(chǔ)進(jìn)行;所有區(qū)塊內(nèi)的記憶單元都會(huì)被一起抹除。不過(guò)一般而言，寫(xiě)入NOR Flash單元的動(dòng)作卻可以單一字節(jié)的方式進(jìn)行。

雖然抹寫(xiě)都需要高電壓才能進(jìn)行，不過(guò)實(shí)際上現(xiàn)今所有閃存芯片是借由芯片內(nèi)的電荷幫浦產(chǎn)生足夠的電壓，所以只需要一個(gè)單一的電壓供應(yīng)即可。

借由熱電子注入寫(xiě)入一個(gè)NOR Flash記憶單元(將其在邏輯上設(shè)為 0)

借由量子穿隧抹除一個(gè)NOR Flash記憶單元(將其在邏輯上設(shè)為 1)

NAND Flash

NAND閘高速緩存利用穿隧注入(Tunnel injection)寫(xiě)入，以及穿隧釋放(Tunnel release)抹除。NAND Flash在今天的U盤與多數(shù)儲(chǔ)存卡上都可看到。

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