Információ

Hogyan működik a flash memória: működés

Hogyan működik a flash memória: működés


Mint minden félvezető memória és más elektronikai technológia, ez is segít megérteni a Flash memória működését.

Valójában a Flash memóriatechnika működése nagyon hasonlít a régi EPROM technológiához, amely használattá vált, de a koncepciók nagyon hasonlóak, bár a Flash sokkal kényelmesebb módon működik.

A flash memória működésének alapjai

A flash memória nagy sűrűségű memóriát tud biztosítani, mert az egyes memóriacellák felépítéséhez csak néhány alkatrészre van szükség. Valójában a memória cella felépítése nagyon hasonló az EPROM-hoz.

Minden Flash memória cella az alapcsatornából áll, a forrás és a lefolyó elektródákkal, amelyeket a csatorna választ el egymástól körülbelül 1 µm hosszúsággal. A Flash memória cellában lévő csatorna felett egy úszó kapu található, amelyet egy rendkívül vékony oxidréteg választ el a csatornától, amely tipikusan csak 100 Å vastag. Ennek a rétegnek a minősége a döntő a memória megbízható működése szempontjából.

Az úszó kapu felett található a vezérlő kapu. Ezt a kapu kapacitásának feltöltésére használják az írási ciklus alatt.

A hagyományos EPROM-ok esetében ezeket a memóriachipeket az UV-fény alkalmazása törli. Ennek befogadásához ezeknek a memóriaeszközöknek van egy áttetsző ablaka, amely ki lehet téve az UV-fénynek. Ez a folyamat azonban húsz percet vesz igénybe. Megköveteli továbbá, hogy a memóriachipet eltávolítsák áramköréből, és egy speciális radírba helyezzék, ahol az UV fény befogható.

A Flash memória cella úgy működik, hogy az úszó kapun tárolja a töltést. A töltés jelenléte majd meghatározza, hogy a csatorna vezet-e vagy sem. Az olvasási ciklus alatt a kimeneten az "1" megfelel annak, hogy a csatorna alacsony ellenállású vagy BE állapotban van.

A Flash memória cella programozása egy kicsit bonyolultabb, és magában foglalja a forró elektron injektálás néven ismert folyamatot. Programozáskor a vezérlő kapu "programozási feszültségre" van kötve. A lefolyó ekkor ennek az értéknek a fele körüli feszültséget lát, miközben a forrás a földön van. A vezérlő kapun a feszültség a dielektrikumon keresztül kapcsolódik az úszó kapuhoz, emelve az úszó kaput a programozási feszültségre és megfordítva az alatta lévő csatornát. Ennek eredményeként a csatorna elektronok nagyobb sodródási sebességgel és megnövekedett kinetikus energiával rendelkeznek.

Az energetikai elektronok és a kristályrács ütközése eloszlatja a hőt, ami megemeli a szilícium hőmérsékletét. A programozási feszültségnél azt tapasztaltuk, hogy az elektronok nem tudják elég gyorsan átvinni kinetikus energiájukat a környező atomokhoz, és "forróbbá" válnak, és tovább szóródnak tovább, sokan az oxidréteg felé. Ezek az elektronok leküzdik az akadály leküzdéséhez szükséges 3,1 eV-t (elektronvoltokat), és felhalmozódnak az úszó kapun. Mivel nincs menekvés, addig ott maradnak, amíg egy törlési ciklus nem távolítja el őket.

A Flash memória törlési ciklusa a Fowler-Nordheim alagút nevű folyamatot használja. A folyamat úgy kezdődik, hogy a programozási feszültséget a forráshoz vezetik, a vezérlő kaput földelik és a lefolyót lebegtetik. Ebben az állapotban az elektronok vonzódnak a forrás felé, és alagutaznak az úszó kapun, áthaladva a vékony oxidrétegen. Így az úszó kapu töltés nélkül marad.

A törlési folyamat általában csak néhány ezredmásodpercig tart. A blokk minden egyes flash memória cellájának befejeztével ellenőrizzük, hogy teljesen törlődtek-e. Ha nem egy második törlési ciklus indul.

Flash memória programozása

A flash memóriák kezdeti napjaiban a felvételük egyik korlátozó tényezője a Flash memória programozása volt, mivel korlátozott számú törlési programciklusuk volt. Ezt a vékony kapu-oxid réteg romboló lebontása okozta. A flash memóriák néhány korai példája csak néhány száz ciklust tartalmazott. Most a Flash memória technológiája jelentősen továbbfejlesztett, és a gyártók olyan számokat idéznek, amelyek azt jelentik, hogy a Flash memória élettartama már nem okoz gondot.

A Flash memória ezen javulásának legnagyobb részét az oxidréteg minőségének javítása hozta létre. Ha kiderül, hogy a flash memória chipek élettartama alacsonyabb, azt általában az okozza, hogy a gyártási folyamatot nem optimalizálták az oxid növekedésére. A Flash memória programozása most nem jelent problémát, és a Flash memória használatakor a chipeket ésszerű határokon belül nem kezeljük korlátozott élettartamú elemként.

Flash memória hozzáférés

A flash memória abban különbözik a legtöbb más típusú elektronikus memóriától, hogy míg bizonyos típusú flash memóriák egyedi címein az adatok olvasása végezhető, a törlési és írási tevékenységeket csak a Flash memória egy blokkján lehet végrehajtani. Tipikus blokkméret 64, 128 vagy 256 kB lesz. Ennek kielégítéséhez a Flash memóriák meghajtására használt alacsony szintű vezérlő szoftvereknek ezt figyelembe kell venniük, ha az írási és olvasási műveleteket helyesen akarják végrehajtani.

A flash memória technológia képes nagyon nagy sűrűségű memória kialakítására, amely manapság nagyon megbízható, és sokféle célra felhasználható az adatok tárolására - a Flash memóriától a fényképezőgép memóriakártyáin át a merevlemezek egyenértékéig meghajtók a számítógépekben.

Nézd meg a videót: Memorias SPI flash, tipos de comunicación BIN,FIRMWARE, BIOS y UEFI (November 2020).