109387, Москва, ул. Люблинская, 42, офис 108 +7(495) 351-88-01 351-88-02 main@tiscom.ru
Архитектура Флэш-памяти
Широкое распространение флэш-памяти как одной из технологий хранения данных генерирует большой поток новостей в этой области.
Флэш-память – это энергонезависимая и перезаписываемая память.
- Энергонезависимая – память требует электрического питания только при записи данных. При хранении энергия не расходуется.
- Перезаписываемая – потому что хранящиеся данные можно изменять (перезаписывать)
Флэш-память построена на основе интегральных микросхем (IC-Chip) и не содержит механических движущихся частей. Тем не менее, сказать, что она не подвержена износу, к сожалению, нельзя.
Прогресс в конструкторских разработках флэш-памяти, как и в любых других областях человеческой деятельности, состоит в изживании недостатков и преумножении достоинств.
Поэтому основными направлениями развития производства и использования флэш-памяти на сегодняшний день можно считать увеличение емкости и количества циклов записи, а также снижение себестоимости производства модулей памяти.
Архитектура Флэш-памяти
Флэш-память, в отличие от многих других типов полупроводниковой памяти, не содержит конденсаторов. Обычная ячейка памяти может состоять из одного-единственного транзистора. Ячейки, в которых величина заряда на затворе транзистора не различается, могут принимать два состояния – «0» и «1». Ячейки такого типа классифицируют как одноуровневые ячейки - Single Level Cell (SLC).
Одним из способов увеличения плотности записи памяти является использование аналоговой природы хранения заряда на затворе транзистора.
Трудно предположить, что среди посетителей нашего сайта есть люди, не знакомые с фактом корпускулярно-волнового дуализма элементарных частиц. Между тем, именно на нём основано явление туннельного перехода электронов на плавающий затвор транзистора (при получение заряда) и в обратном направление (при стирании ячейки).
Во время записи на "плавающий" затвор помещается количество заряда, соответствующее необходимому состоянию.
От величины заряда на "плавающем" затворе зависит пороговое напряжение транзистора.
Пороговое напряжение транзистора можно измерить при чтении и определить по нему записанное состояние, а значит и записанную последовательность бит. Такой подход позволяет хранить в одной ячейке флэш-памяти не один бит информации, а несколько, в зависимости от количества уровней заряда, различаемых при чтении. Для хранения двух бит информации в ячейке необходимо обеспечить четыре различаемых уровня заряда. Три бита в одной ячейке, потребуют восемь уровней заряда, четыре – шестнадцать и так далее. Такие ячейки называются многоуровневыми – (MLC - Multi Level Cell). Интерпретацией величины хранящегося в ячейке заряда занимается контроллер памяти. Таким образом, скорость работы в итоге определяется не только скоростью работы собственно ячеек памяти, но и скоростью работы контроллера.
На современном этапе развития технологии производятся модули памяти с ячейками, хранящими три бита информации. На стадии внедрения существуют прототипы, хранящие 4 бита в одной ячейке. Технология пока не достигла предела своего развития, предельное число бит, способных храниться в одной ячейке флэш-памяти пока не определено.
Существует несколько типов архитектур (организаций соединений между ячейками) флэш-памяти. Наиболее распространёнными в настоящее время являются микросхемы с организацией NOR и NAND.
Основные преимущества MLC микросхем:
- Снижение стоимости единицы ёмкости
- Высокая плотность записи: при равном размере микросхем и одинаковом техпроцессе "обычной" и MLC-памяти, последняя способна хранить больше информации
- На основе MLC создаются микросхемы большего, чем на основе однобитных ячеек, объёма
Основные недостатки MLC:
- Снижение надёжности, по сравнению с однобитными ячейками, и, соответственно, необходимость встраивать более сложный механизм коррекции ошибок (чем больше бит на ячейку - тем сложнее механизм коррекции ошибок)
- Быстродействие микросхем на основе MLC зачастую ниже, чем у микросхем на основе однобитных ячеек
- Хотя размер MLC-ячейки такой же, как и у однобитной, дополнительно тратится место на специфические схемы чтения/записи многоуровневых ячеек
Copyright © 2015 - Tiscom