Memorie flash

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Flash memorie: primul cip este memoria reală, în timp ce al doilea este controlerul

În electronică , memorie flash (numită memorie flash) este un tip de solid-state și memoria non-volatilă , care datorită performanțelor sale poate fi utilizată și ca o memorie de citire-scriere ; atunci când este utilizat ca un ROM acesta este , de asemenea , numit flash ROM.

Istorie

Atât NOR flash , și NAND flash tipuri au fost inventate de Fujio Masuoka de la Toshiba laboratoare în anii 1980. [1] Primul model comercial de memorie flash, un NOR flash, a fost produs de Intel Corporation în 1988 [2] a fost un cip de 256 kbit Flash; dezvoltat cu EPROM și EEPROM tehnologii, și echipate cu o SRAM interfață, NOR Flash a avut viteze de citire și scriere care ar fi considerate foarte lent în comparație cu standardele actuale, și ar putea ocupa doar o mică cantitate de cicluri de scriere , comparativ cu standardele actuale. Ulterior NAND flash a fost introdus, care se deosebește de primul printr - o altă metodă de injecție de încărcare. A fost conceput pentru stocarea unor cantități mari de date secvențial, în blocuri mici și la un cost redus. Proiectul sa născut în 1989 dintr - o colaborare între Samsung și Toshiba.

Descriere

Într - o memorie flash, informația este înregistrată într - o poarta plutitoare vector MOSFET , un tip de câmp tranzistor cu efect capabil să mențină sarcină electrică pentru o lungă perioadă de timp. Fiecare tranzistor constituie o „celulă de memorie“ , care deține valoarea unui bit . Noile clipeºte folosesc celule pe mai multe niveluri , care permit să înregistreze valoarea mai multor biți printr - un singur tranzistor .

Spre deosebire de tehnologiile anterioare, tehnologia Flash a făcut posibilă salvarea sau datele delete într - o singură etapă, introducând astfel un câștig incredibil în viteză, și datorită non-volatilitate este frecvent utilizat în camere digitale , playere muzicale portabile, în telefoanele mobile , chei USB (flash drive - uri ), PDA - uri , moderne laptop - uri și multe alte dispozitive care necesită portabilitate ridicată și o capacitate de memorie bună pentru salvarea datelor.

Memorii flash sunt de două tipuri principale: NOR Flash si flash NAND, care diferă în arhitectura lor și programarea procesului. Există , de asemenea , un tip hibrid, si flash, care profită de caracteristicile atât, NOR și NAND.

Tranzistorul de poartă plutitoare

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: plutitoare Poarta MOSFET .

Dacă luăm în considerare NOR amintiri, primul care urmează să fie produse, fiecare celulă este similar cu un MOSFET , dar cu două porți loc de unul singur. Una este CG obișnuită ( Poarta de control ), în timp ce cealaltă se numește Poarta plutitoare (FG), care se dovedește a fi complet izolată de un strat de oxid . Poarta plutitoare este situată între CG și substrat. Deoarece FG este izolat, fiecare electron care se ajunge, traversează bariera de potențial dat de oxid, este prins modificarea tensiunii de prag V t al celulei. În timpul unei operații de citire, prin aplicarea unei tensiuni pe CG, curentul curge mai mult sau mai puțin în funcție de V t a celulei care este controlată de numărul de electroni prezenți pe FG. Această prezență sau absență a curentului se traduce în 0 sau 1, reproducând valoarea bitului stocat.
Pentru a extinde capacitatea de memorie, au fost dezvoltate celule pe mai multe niveluri, unde nu este verificată doar absența sau prezența curentului: în acest fel pot fi stocate mai mulți biți.

Programare și anulare

NOR clipește sunt programate printr - un proces numit injecție hot-electron : o tensiune mai mare de 5 V, se aplică la CG, care începe un flux de electroni care, trecând prin canalul creat prin aprinderea tranzistorului, trec de la sursa la scurgere. Electronii cu energie mai mare trec prin stratul de oxid care separă canalul de FG, fiind prinși în interiorul acestuia din urmă. NAND flash, pe de altă parte, taxele se injectează în FG prin intermediul efectului de tunel .
Anularea, pentru ambele tipuri de memorie, exploatează efectul de tunel: o diferență de tensiune este aplicată între CG și sursa, ceea ce determină ca electronii să fie extrase din FG printr - un proces numit păsărar-Nordheim tunelare, opusă la cald injecție de electroni utilizat în faza de programare. Memoriile NOR moderne grupează celulele în segmente numite blocuri sau sectoare, astfel încât operațiunile de ștergere să aibă loc simultan pe toate celulele aparținând aceluiași segment: atunci când este programat un octet, acesta nu poate fi șters decât după ștergerea întregului bloc. Atât citirea, cât și scrierea amintirilor FLASH necesită mult mai mult timp decât o memorie RAM curentă și, în orice caz, numărul de scrieri pe care le poate suporta o memorie FLASH nu este nelimitat, deși foarte mare (în general mai mare de 10'000 cicluri de scriere).

Arhitecturi de memorie

Dezvoltarea diferitelor mecanisme de injecție a încărcării și, prin urmare, a diferitelor metode de programare și ștergere, a condus la distincția a trei tipuri diferite de arhitectură a memoriei flash, legate de cele trei tipuri de dispozitive: NOR, NAND și AND.

NOR Flash

NOR structura blițului

În tablourile de memorie NOR, fiecare celulă are un terminal conectat direct la masă, iar celălalt la linia de biți. Când o linie de cuvânt este setată la o valoare logică ridicată, tranzistorul corespunzător pornește sau se oprește în funcție de încărcarea stocată; consecința este că tensiunea liniei de biți este respectiv coborâtă sau menținută ridicată.

NOR Flash-urile își primesc numele din comportamentul logic „parțial” al unei porți NOR simple. De fapt, se poate imagina că pentru o singură pereche WL / Tranzistor (puneți WL în logică zero-activă), se menține că (liniile roșii nu sunt incluse):

INTRARE IEȘIRE
WordLine Tranzistor BitLine
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0

Intel a fost prima companie care a produs amintiri Flash și le-a adus pe piață ca componente individuale. Acest tip de memorie este utilizat în principal în acele câmpuri care necesită salvarea permanentă a datelor rareori supuse modificării; de exemplu, sistemele de operare ale camerelor digitale sau ale telefoanelor mobile.

Memoriile NOR minimizează timpul de acces pentru citirile aleatorii și sunt utilizate atunci când trebuie să executați codul direct din memorie. Ele au fost create pentru a înlocui EEPROMs și sunt utilizate , de exemplu , pentru a conține firmware - ul unui microcontroler care rulează în mod direct și nu este actualizată în mod frecvent. Au fost utilizate în primele carduri Compact Flash, în principal pentru a stoca firmware-ul camerelor digitale și PDA-urilor. Amintirile NOR au suferit o evoluție odată cu introducerea DINOR (Divided Bit-Line NOR) care permit anularea mai multor sectoare în același timp, performanțe mai bune și consum de energie prin injecție în tunel și mecanisme de eliberare a tunelului pentru citire și scriere.

NAND Flash

Structura blițului NAND

În rețelele de memorie NAND, tranzistoarele sunt conectate în serie și, dacă toate cuvintele linii au o valoare logică ridicată, tensiunea liniei de biți scade. În citire, toate liniile cuvântului, cu excepția uneia, sunt peste tensiunea de prag a unui bit programat, în timp ce doar o celulă este peste tensiunea de prag a unui bit șters: seria tranzistoarelor conduce, scăzând tensiunea liniei de biți, dacă celula nu este programată.

Acest tip de memorie s-a răspândit rapid atât de mult, încât majoritatea dispozitivelor flash SM-SmartMedia, SD-Secure Digital, MS-MemoryStick actuale se bazează pe aceasta. Memoriile NAND sunt optimizate pentru actualizarea rapidă a datelor. Luați în considerare faptul că sectorul de anulare pentru NAND-uri este de 8 Kb față de 64 Kb pentru NOR-uri. Aceasta înseamnă că într-o memorie NOR, chiar dacă trebuie să actualizăm doar un octet, suntem obligați să ștergem un bloc întreg de 64 Kb și să-l rescriem complet cu probleme evidente de performanță. Mai mult, pentru aceeași capacitate, este mai puțin costisitor să produci un NAND decât un NOR.

Comparativ cu NOR, tehnologia NAND crește numărul de cicluri de scriere de zece ori, prin urmare crește viteza proceselor, iar celulele de memorie ale blițurilor NAND sunt la jumătate din dimensiunea celulelor de memorie NOR: aceasta reprezintă un mare avantaj din punct de vedere economic, deoarece dimensiunile reduse ale celulelor permit utilizarea unor capacități de stocare mai mari în același spațiu ca un NOR și, prin urmare, costuri mai mici pentru cumpărător și o marjă mai mare pentru producător. De asemenea, conform producătorului Flash M-System, NAND șterge datele în mai puțin de patru milisecunde, în timp ce NOR are nevoie de cel puțin cinci milisecunde pentru aceeași operație. Datorită acestei performanțe mai bune, NAND este de obicei folosit în CompactFlash , SmartMedia , SD, MMC, xD, carduri PC, USB stick - uri și ca memoria principală a moderne laptop - uri ( din mai anul 2006 de către Samsung , Samsung Q1 și Samsung Q30 ).

NANDs pot fi create cu Fe (Ferroelectric) sau FG (floating-gate) , tehnologie [3]

ȘI Flash

Hitachi a introdus un alt tip de memorie, numit și Flash, care pare a sintetiza cele mai bune aspecte ale NANDs și NORS cu viteze mari de ștergere, un consum redus de energie, citire redusă și blocuri de scriere.

Domenii de utilizare a memoriilor flash

Card de memorie

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: card de memorie .

În prezent există diferite standarde pentru cardul de memorie:

Toate aceste dispozitive diferite au ca unic scop stocarea informațiilor în format digital, chiar și în absența puterii. Fiecare dintre ele are caracteristici foarte specifice în ceea ce privește dimensiunea și funcționalitatea. Producătorii au încercat să facă dispozitive de dimensiuni mici, ușor de utilizat și suficient de robuste.

Unitate în stare solidă

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Solid State Drives .

Solid State Drives , dedicat inițial pentru aplicații militare și industriale deosebit de critice, au fost un produs pe piață de ceva timp. Astăzi , acest tip de memorie se propune în schimb ca un înlocuitor pentru hard disk fixe și portabile computere sau alte dispozitive portabile. Performanțele comparate cu un hard disk tradițional sunt superioare: viteză mai mare în citirea și scrierea datelor, fiabilitate mai mare, rezistență foarte mare la șocuri mecanice, consum foarte mic. Pe de altă parte, costul este mult mai mare, chiar și în cazul în care previziunile de piață anunță o puternică difuziune ca tehnologia flash - ul va fi mai mature , iar costurile de producție va scădea.

Unitățile în stare solidă nu ar permite, la fel ca suporturile magnetice tradiționale, un număr nelimitat de scrieri; totuși în interiorul dispozitivelor de stocare sunt inserate, la nivel hardware, algoritmi speciali care evită amplasarea accesului la celulele de memorie, prelungind considerabil durata de viață a dispozitivului.

Notă

  1. ^ Benjamin Fulford, neapreciat erou . Forbes.com, Forbes, 24 iunie 2002. Adus de 18 martie 2008.
  2. ^ Arie Tal, NAND vs. NOR tehnologia Flash: Proiectantul trebuie să cântărească opțiunile atunci când se utilizează o memorie flash , pe www2.electronicproducts.com, februarie 2002. Adus de 31 iulie 2010 (arhivate de la URL - ul original pe 28 iulie 2010).
  3. ^ SSD chiar mai rapid și mai economic, datorită Tokyo , pe tomshw.it. Adus la 18 noiembrie 2014 (arhivat din original la 29 noiembrie 2014) .

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității LCCN (RO) sh93007615
Electronică Portal electronic : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de electronică