Memorie flash

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. Acesta a fost proiectat pentru stocarea unor mari cantități 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.

Plutitoare poarta tranzistor

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 absența curentului este tradusă în 0 sau 1, reproducând valoarea bitului stocat.
Pentru a extinde capacitatea de memorie, au fost dezvoltate celule pe mai multe niveluri, în cazul în care nu numai absența sau prezența este curent verificat: în acest fel, mai mulți biți pot fi stocate.

Programarea și anularea

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 mare trecere energie prin stratul de oxid care separă canalul de FG, fiind prins în interiorul acesteia 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. Modern NOR grup amintiri celulele în segmente numite blocuri sau sectoare , astfel încât operațiunile de ștergere să aibă loc simultan pe toate celulele care aparțin aceluiași segment: atunci când un octet este programat, acesta nu poate fi șters decât după ștergerea întregului bloc. Atât citirea și scrierea de memorii flash necesită mult mai mult timp decât o memorie RAM curent, și, în orice caz, numărul de scrieri care o memorie flash de sprijin poate nu este nelimitată, deși foarte mare (în general, mai mare decât 10'000 cicluri de scriere).

arhitecturi de memorie

Dezvoltarea diferitelor mecanisme de injecție de încărcare și, prin urmare, de diferite metode de programare și ștergere, a condus la distincția a trei tipuri diferite de arhitectura de memorie flash, în legătură cu cele trei tipuri de dispozitive: NOR, NAND și AND.

NOR Flash

NOR structura bliț

In NOR matrice de memorie, fiecare celula are un terminal conectat direct la sol, iar celălalt la linia de biți. Atunci când o linie de cuvânt este setat la o valoare ridicată logică, se transformă tranzistor corespunzătoare sau oprirea în funcție de încărcătura stocată; consecința este că tensiunea liniei bit este respectiv coborâtă sau ridicată păstrate.

NOR Clipește primi numele lor de comportament „parțială“ logică a unui simplu NOR poarta. De fapt, se poate imagina că pentru un singur WL / Tranzistor pereche (pune WL în logica activă la zero), se constată că (liniile roșii nu sunt incluse):

Intel a fost prima companie de a produce memorii flash și le aduce pe piață în calitate de componente unice. Acest tip de memorie este utilizat în principal în acele domenii care necesită salvarea permanentă a datelor rareori supuse schimbării; de exemplu, sistemele de operare de camere digitale sau telefoane mobile.

NOR amintiri a minimiza timpul de acces pentru aleatoriu citește și sunt utilizate atunci când aveți nevoie pentru a executa cod 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. Acestea au fost utilizate în primele carduri Compact Flash, în principal pentru a stoca firmware-ul de camere digitale și PDA-uri. NOR amintiri au suferit o evoluție cu introducerea dinor (Divided Bit-Line NOR) , care permit anularea mai multor sectoare în același timp, o mai bună performanță și consumul de energie prin intermediul unor mecanisme de injecție tunel și eliberare tunel pentru citire și scriere.

Flash NAND

Structura NAND flash

În NAND matrice de memorie tranzistori sunt conectate în serie, și în cazul în care toate liniile de cuvinte au o mare valoare logică, tensiunea de linie de biți picături. Citind, toate liniile de text cu excepția unuia sunt peste pragul de tensiune un pic programat, în timp ce doar o singură celulă este peste tensiunea de prag a unui bit șters: seria de tranzistori conduitelor, scăderea tensiunii liniei de biți, în cazul în care selectați celula nu este programat.

Acest tip de memorie sa răspândit rapid atât de mult, astfel încât cea mai mare parte curent SM-SmartMedia, dispozitive flash digitale, MS-MemoryStick-SD Secure se bazează pe ea. memorii NAND sunt optimizate pentru actualizarea rapidă a datelor. Luați în considerare faptul că sectorul de anulare pentru NANDs este de 8 Kb față de 64 Kb pentru Nors. Aceasta înseamnă că, într-o memorie NOR, chiar dacă trebuie să actualizare doar un singur octet, suntem obligați să ștergeți un întreg bloc de 64 Kb și rescrie-l în plin cu probleme de performanță evidente. Mai mult decât atât, pentru aceeași capacitate, este mai puțin costisitoare pentru a produce un NAND decât un NOR.

Comparativ cu NOR, tehnologia NAND crește numărul de cicluri de scriere de ori zece, în consecință , creșterea vitezei proceselor și celulele de memorie NAND flash - uri sunt jumatate din dimensiunea NOR celule de memorie: aceasta reprezintă un mare avantaj din punct de vedere economic, din moment ce dimensiunile reduse ale celulelor permit utilizarea unor capacități de stocare mai mari, în același spațiu ca NOR și costuri mai mici, prin urmare, pentru cumpărător și o marjă mai mare pentru producător. De asemenea, în funcție de producător 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 memorii flash

Card de memorie

Același subiect în detaliu: card de memorie .

În prezent, există diferite standarde de carduri de memorie:

• Bliț compact
• Smart-media
• MultiMediaCard
• Memory stick
• securitate digitala
• MicroSD
• xD-Picture Card
• cheie USB
• Disc pe modulul

Toate aceste dispozitive diferite au unicul scop de a stoca informații în format digital, chiar și în absența puterii. Fiecare dintre ele are caracteristici foarte specifice în ceea ce privește mărimea și funcționalitate. Producătorii au încercat să dispozitive care sunt make-mici dimensiuni, ușor de utilizat, și suficient de robust.

Unitate SSD

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 în comparație cu un hard disk tradițional sunt superioare: o mai mare viteza de citire și scriere a datelor, o mai mare fiabilitate, rezistență foarte mare la șocuri mecanice, un consum foarte redus. 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.

Solid State Drives nu ar permite, cum ar fi mass-media tradiționale magnetice, un număr nelimitat de scrieri; cu toate acestea în interiorul dispozitivelor de stocare sunt introduse, la nivel de hardware, algoritmi speciali care evita localizarea accesului la celule de memorie, care se extinde în mod considerabil durata de viață a dispozitivului.

Notă

Elemente conexe

• Card de memorie
• Unitate în stare solidă

Alte proiecte

• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere de pe memorie flash

linkuri externe

• (RO) de memorie flash , în Enciclopedia Britannica , Encyclopaedia Britannica, Inc.

Portal electronic : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de electronică