Устройство flash-памяти

Лабораторная работа №6

Flash-память. Устройство и принцип работы. Интерфейсы карт Flash-памяти.

Флэш-память - особый вид энергонезависимой перезаписываемой полупроводниковой памяти:

• Энергонезависимая - не требующая дополнительной энергии для хранения данных (энергия требуется только для записи).
• Перезаписываемая - допускающая изменение (перезапись) хранимых в ней данных.
• Полупроводниковая - не содержащая механически движущихся частей, построенная на основе интегральных микросхем.

Flash -память впервые была разработана компанией Toshiba в 1984 году.

Flash -память получила свое название благодаря тому, как производится стирание и запись данного вида памяти. Основное объяснение: название было дано компанией Toshiba во время разработки первых микросхем флэш-памяти как характеристика скорости стирания микросхемы флэш-памяти: "in a flash" - в мгновение ока.

Два других (менее правдоподобных) объяснения:

1. Процесс записи на флэш-память по-английски называется flashing (засвечивание, прожигание) - такое название осталось в наследство от предшественников флэш-памяти.

2. Запись/стирание данных во флэш-памяти производится блоками-кадрами (flash - короткий кадр)

Устройство flash-памяти

По устройству чип флэш-памяти отдаленно напоминает микросхему динамической энергозависимой памяти, только вместо конденсаторов в ячейках памяти установлены полупроводниковые приборы – транзисторы. При подаче напряжения на выводы транзистора он принимает одно из фиксированных положений – закрытое или открытое. И остается в этом положении до тех пор, пока на выводы транзистора не будет подан электрический заряд, изменяющий его состояние. Таким образом, последовательность логических нулей и единиц формируется в этом типе памяти подобно ПЗУ – закрытые для прохождения электрического тока ячейки распознаются как логические единицы, открытые – как логические нули.

Ячейки флэш-памяти бывают как на одном, так и на двух транзисторах.

В простейшем случае каждая ячейка хранит один бит информации и состоит из одного полевого транзистора со специальной электрически изолированной областью ("плавающим" затвором - floating gate), способной хранить заряд многие годы. Этот термин возник из-за того, что потенциал этой области не является стабильным, что позволяет накапливать в ней электроны. Выше плавающего находится управляющий затвор, который является неотъемлемой частью при процессе записи/стирания данных памяти.

Наличие или отсутствие заряда кодирует один бит информации.

При записи заряд помещается на плавающий затвор одним из двух способов (зависит от типа ячейки): методом инжекции "горячих" электронов или методом туннелирования электронов. Стирание содержимого ячейки (снятие заряда с "плавающего" затвора) производится методом тунеллирования.

Как правило, наличие заряда на транзисторе понимается как логический "0", а его отсутствие - как логическая "1".

Flash-память имеет ограничение на количество циклов перезаписи (от 10 тыс. до 1млн. раз для разных типов памяти).