Как работает флэш-память

флэш-память

Сегодня у каждого есть флэшка, у некоторых даже по пять и более штук, все они очень тесно вошли в нашу жизнь и без них представить работу либо учебу довольно сложно, хотя еще 5 лет назад я сам использовал обычные дискеты для флоппи дисковода для того, чтобы сдавать задачи на паскале, но с тех пор многое изменилось. Давайте посмотрим что же такое эта самая флэш-память.

Флэш-память – особый вид энергонезависимой перезаписываемой полупроводниковой памяти.

Энергонезависимая – не требующая энергии для хранения данных (энергия требуется только для записи).
Перезаписываемая – допускающая изменение (перезапись) хранимых в ней данных.
Полупроводниковая (твердотельная) – не содержащая механически движущихся частей (как обычные жёсткие диски или CD), построенная на основе интегральных микросхем (IC-Chip).

В отличие от других типов полупроводниковой памяти, ячейка флэш-памяти не содержит конденсаторов – типичная ячейка флэш-памяти состоит всего-навсего из одного транзистора особой архитектуры. Ячейка флэш-памяти прекрасно масштабируется, что достигается не только благодаря успехам в миниатюризации размеров транзисторов, но и благодаря конструктивным находкам, позволяющим в одной ячейке флэш-памяти хранить несколько бит информации.

Как же она работает?

Туннелирование и стирание

Туннелирование используется для изменения распределения электронов в плавающем затворе. К плавающему затвору прикладывают электрическое напряжение, обычно от 10 до 13 Вольт. Заряд поступает со столбца, или разрядной линии, достигает плавающего затвора и стекает на землю.

Этот заряд приводит к тому, что транзистор с плавающим затвором срабатывает как электронная пушка. Возбужденные электроны проталкиваются через тонкий оксидный слой и задерживаются на его противоположной стороне, добавляя ему отрицательный заряд. Эти отрицательно заряженные электроны играют роль барьера между управляющим и плавающим затворами. Специальное устройство, называемое cell sensor или сенсор ячейки, следит за уровнем заряда, проходящего через плавающий затвор. Если через затвор проходит более 50 процентов заряда, он имеет значение 1. Если проходит менее 50 процентов заряда, значение меняется на 0. В незаписанном EEPROM все затворы открыты и каждая ячейка имеет значение 1.

Электроны ячеек чипов флэш-памяти могут возвратиться в нормальное состояние (“1″), если приложить электрическое поле, добавив заряд более высокого напряжения. Во флэш-памяти имеется встроенная схема, которая предназначена для того, чтобы подавать соответствующее электрическое поле на весь чип либо на заранее определенные его секции или блоки. Подача %с%ети% такого электрического поля приводит к стиранию записанной информации на данном участке чипа, после чего на этом участке можно информацию перезаписывать. Флэш-память работает значительно быстрее, чем обычная память EEPROM, поскольку, вместо стирания одного бита в каждый определенный момент времени, здесь стирается сразу целый блок или весь чип, после чего на этом месте информация перезаписывается.

Флэш-память может быть прочитана сколько угодно раз, но писать в такую память можно лишь ограниченное число раз (обычно около 10 тысяч раз). Несмотря на то, что такое ограничение есть, 10 тысяч циклов перезаписи — это намного больше, чем способна выдержать дискета или CD-RW.

Надёжность/долговечность: информация, записанная на флэш-память, может храниться очень длительное время (от 20 до 100 лет), и способна выдерживать значительные механические нагрузки (в 5-10 раз превышающие предельно допустимые для обычных жёстких дисков).

Основное преимущество флэш-памяти перед жёсткими дисками и носителями CD-ROM состоит в том, что она потребляет значительно (примерно в 10-20 и более раз) меньше энергии во время работы. В устройствах CD-ROM, жёстких дисках, кассетах и других механических носителях информации, большая часть энергии уходит на приведение в движение механики этих устройств. Кроме того, флэш-память компактнее большинства других механических носителей.

Итак, благодаря низкому энергопотреблению, компактности, долговечности и относительно высокому быстродействию, флэш-память идеально подходит для использования в качестве накопителя в таких портативных устройствах, как: цифровые фото- и видео камеры, сотовые телефоны, портативные компьютеры, MP3-плееры, цифровые диктофоны, и т.п.

Флеш-память была изобретена Фудзи Масуока (Fujio Masuoka), когда он работал в Toshiba в 1984 году. Имя «флеш» было придумано также в Toshiba коллегой Фудзи, Сёдзи Ариизуми (Shoji Ariizumi), потому что процесс стирания содержимого памяти ему напомнил фотовспышку (англ. flash).

Popularity: 1%

Tags: технологии