Информация за капацитета на флаш паметта

Количеството полезна информация, която можем да съхраняваме електронно, се определя от капацитета на конкретното устройство. Флаш паметта е много полезна от тази гледна точка. Характеристика на устройствата, които го използват, обикновено се нарича значителен обем и малък физически размер на носителя.

Какво е флаш памет?

Това е името на вид полупроводникова технология за създаване на електрически препрограмируема памет. В схемотехниката това е името на цялостно от технологична гледна точка решение за изграждане на постоянни запаметяващи устройства.

В ежедневието фразата "флаш памет" се използва за означаване на широк клас твърдотелни устройства за съхранение на информация, направени по същата технология. Важни предимства, довели до широкото им разпространение са:

Компактност.
евтиност.
Механична сила.
Голям обем.
Скорост на работа.
Ниска консумация на енергия.

Поради това флаш паметта може да се намери в много цифрови преносими устройства, както и в редица носители за съхранение. Уви, има и недостатъци, като ограничения живот на носителя и чувствителността към електростатични разряди. Но какъв е капацитетът на флаш паметта? Може да не можете да познаете, но опитайте. Максималният капацитет на флаш паметта може да достигне огромни размери: например, въпреки малкия си размер, 128 GB носители на данни на пазара днес едва ли могат да изненадат някого. Не е далеч моментът, когато 1 TB няма да представлява голям интерес.

История на създаването

Предшествениците са устройства с памет само за четене, които са били изтрити с ултравиолетова светлина и електричество. Имаха и транзисторни матрици, които имахаплаваща щора. Само тук в тях инженерството на електрони е извършено чрез създаване на значителна сила на електрическото поле на тънък диелектрик. Но в същото време зоната на окабеляване на компонентите, представени в матрицата, рязко се увеличи, когато беше необходимо да се създаде поле на обратно напрежение.

За инженерите беше трудно да решат проблема с плътността на компонентите на веригите за изтриване. През 1984 г. тя е успешно решена и поради сходството на процесите с флаш, новата технология е наречена "флаш" (на английски - "flash").

Принцип на действие

Основава се на регистриране и промяна на електрическия заряд, който съществува в изолирана област на полупроводникова структура. Тези процеси протичат между източника на висок потенциал и гейта, за да се получи напрежение на електрическо поле в тънкия диелектрик, поставен тук, така че това е достатъчно, за да предизвика тунелен ефект между джоба и канала на транзистора. За да се подобри, се използва малко ускорение на електрони и след това се получава инжектиране на горещи носители. Четенето на информация е поверено на полевия транзистор. Джобът за него играе ролята на капак. Неговият потенциал променя праговите характеристики на транзистора, които се записват от веригите за четене. Дизайнът има елементи, с които е възможно да се работи с голям масив от подобни клетки. Поради малкия размер на всички части, капацитетът на флаш паметта е впечатляващ.

NOR и NAND устройства

Те се отличават с метода, който е в основата на свързването на клетките в един масив, както и с алгоритмите за четене и запис. Дизайнът на NOR се основава на класическата двумерна матрица от проводници, където има една клетка в пресечната точка на колони и редове. По време на действието диригентътредове е свързан към изтичането на транзистора, а колоните са свързани към втория порт. Източникът е свързан към субстрата, който е общ за всички. Този дизайн улеснява разчитането на състоянието на конкретни транзистори чрез прилагане на положителна мощност към един ред и една колона.

За да представите какво е NAND, представете си триизмерен масив. Базиран е на същата матрица. Но вече не един транзистор е разположен на всяко кръстовище, а вече е инсталирана цяла колона, която се състои от клетки, свързани последователно. Този дизайн има много вериги за порти само в едно кръстовище. В този случай е възможно значително да се увеличи (и това се използва) плътността на компонентите. Недостатъкът е, че алгоритъмът за писане, достъп и четене на клетка става много по-сложен. За NOR предимството е скоростта на работа, а недостатъкът е максималният информационен капацитет на флаш паметта. За NAND размерът е плюс, а минусът е скоростта.

SLC и MLC устройства

Има устройства, които могат да съхраняват един или повече бита информация. При първия тип може да има само две нива на заряд на плаващ затвор. Такива клетки се наричат еднобитови. В други има повече. Често многобитовите клетки се наричат също многостепенни. Те, колкото и да е странно, са евтини и обемисти (в положителен смисъл), въпреки че реагират по-бавно и също така издържат по-малко презаписвания.

Аудио памет

С развитието на MLC се появи идеята да се запише аналогов сигнал в клетка. Полученият резултат беше използван в микросхеми, които възпроизвеждат относително малки звукови фрагменти в евтини продукти (играчки, например, звукови карти и подобни неща).

Технологични ограничения

Процеси на писане и четенесе различават по консумация на енергия. Така че, за първия е необходимо да се генерира високо напрежение. В същото време при четене разходите за енергия са доста малки.

Ресурс за писане

При промяна на заряда се натрупват необратими промени в структурата. Следователно възможността за брой записи за клетка е ограничена. В зависимост от паметта и технологичния процес на работа, устройствата могат да преживеят стотици хиляди цикъла (макар че има представители, които дори не достигат 1000).

При многобитовите устройства гарантираният ресурс на работа е доста нисък в сравнение с други видове организация. Но защо се случва деградацията на самото устройство? Факт е, че е невъзможно индивидуално да се контролира зарядът, който има плаваща порта във всяка клетка. Все пак писането и изтриването се извършват за комплекта едновременно. Контролът на качеството се извършва на средна стойност или на референтна клетка. С течение на времето възниква несъответствие и зарядът може да надхвърли границите на допустимото, след което информацията става нечетлива. Освен това ситуацията само се влошава.

Друга причина е взаимната дифузия на проводящи и изолиращи области в полупроводниковата структура. В този случай периодично възникват електрически повреди, което води до размиване на границите и флаш картата с памет се проваля.

Период на съхранение на данните

Тъй като изолацията в джоба не е идеална, зарядът постепенно се разсейва. Обикновено периодът, през който информацията може да се съхранява е около 10-20 години. Специфичните външни условия оказват катастрофално влияние върху периода на съхранение. Така че, повишена температура, гама радиация или високоенергийни частици могат бързо да унищожат всички данни. Сега най-модерните проби, които могат да се похвалят, че имат значителна информациякапацитет на флаш паметта, имат слабости. Те имат по-нисък срок на годност от устройства, които отдавна са разработени и коригирани, които са били усъвършенствани повече от веднъж.

Заключение

Въпреки проблемите, изброени в края на статията, технологията на флаш паметта е много ефективна, поради което е широко разпространена. И неговите предимства повече от покриват недостатъците. Поради това информационният капацитет на флаш паметта стана много полезен и популярен в домакинските уреди.