SCIENCE 3D | 플래시 메모리 (USB

무슨 일이 일어났나

플래시 메모리의 칸(셀)마다 얇은 절연막(산화막)에 둘러싸인 «떠 있는 문(플로팅 게이트)» 이 있고, 여기에 전자를 가두었는지 비웠는지로 0 과 1 을 나타냅니다.

갇힌 전하는 아래 통로에 전기장을 만들어 트랜지스터가 켜지는 문턱을 바꾸고, 읽을 때는 이 차이를 봅니다. 시뮬레이터에서 두 판에 ±1 nC 을 두면 가운데 전기장이 2.18×10⁵ V/m, ±2 nC 이면 4.35×10⁵ V/m, 전하를 지우면 0 V/m 입니다.

산화막이 약 70~100 Å(7~10 nm)로 충분히 두꺼우면 플로팅 게이트 전하를 끝없이 붙잡아 둘 수 있어, 전원이 없어도 정보가 남습니다(IEEE 기록). 쓰고 지울 때는 센 전압으로 전자가 이 막을 뚫고 지나가게(파울러-노드하임 터널링) 합니다.

1976~1978 년 휴스 마이크로일렉트로닉스가 플로팅 게이트 EEPROM 의 실용성을 보였고, 도시바의 마스오카 후지오가 NAND 플래시를 발명했으며, 인텔은 1987 년 NOR 플래시를 상품으로 내놓았습니다(IEEE 기록). 시뮬레이터의 판 간격 1 cm 는 나노미터 크기 칸을 크게 키운 모형입니다.

💡 생활 속 예시

폰 · 디지털카메라로 찍은 사진은 전원을 꺼도 플래시 메모리 칸에 갇힌 전자로 남아 있습니다.
컴퓨터의 SSD 는 돌아가는 원판 없이 플래시 칩만으로 자료를 담아, 하드디스크와 달리 «위잉» 하는 소리가 나지 않습니다.

어떤 부품이 무엇을 하나

플로팅 게이트 — 절연막에 둘러싸여 전자를 가두는 칸입니다.
산화막(약 7~10 nm) — 갇힌 전자가 새어 나가지 못하게 막는 얇은 절연층입니다.
제어 게이트 — 센 전압을 걸어 전자를 넣고 빼고, 읽을 때 칸을 엽니다.
통로(채널) — 갇힌 전하에 따라 전류가 흐르기 쉬운지 어려운지가 바뀌어 0 · 1 을 읽게 합니다.
제어기 칩 — 어느 칸에 무엇을 쓸지 정하고, 칸이 고르게 닳도록 나눠 씁니다.

쓸 때: 제어 게이트에 센 전압을 걸어 전자를 산화막 너머 플로팅 게이트로 터널링시킵니다.
전압을 끄면 전자는 절연막에 갇혀 그대로 남습니다 — 전원이 없어도 기억합니다.
읽을 때: 갇힌 전하가 바꾼 트랜지스터의 켜지는 문턱을 보고 0 · 1 을 가립니다.
지울 때: 반대 방향 센 전압으로 전자를 빼냅니다 — NAND 플래시는 여러 칸을 덩어리째 한꺼번에 지웁니다.

확인된 값

플로팅 게이트 EEPROM 의 실용성을 보인 때 · 곳 (휴스 마이크로일렉트로닉스, 캘리포니아): 1976–1978 출처
쓰고 지울 때 — 파울러-노드하임 터널링: Fowler-Nordheim tunneling 출처
플로팅 게이트 전하를 오래 붙잡는 산화막 두께 — 약 70~100 Å (7~10 nm): 7e-9–1e-8 m 출처
플래시 메모리 데이터 저장의 중요한 바탕: foundation of flash 출처
도시바의 마스오카 후지오 (Fujio Masuoka) 가 NAND 플래시를 발명: NAND Flash 출처
인텔이 NOR 플래시를 상품으로 내놓은 해: 1987 출처
인텔 프로먼벤치코스키가 자외선으로 지우는 플로팅 게이트 EPROM 을 만든 해: 1970 출처

교육과정에서는

한국 2022 · 물리학 · 빛과 물질 [12물리03-05]
한국 2022 · 통합과학1 · 물질과 규칙성 [10통과1-02-06]

출처

https://ethw.org/Milestones:The_Floating_Gate_EEPROM,_1976_-_1978(확인 2026-11-12)

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