Ёмістасць флэш-памяці інфармацыйная

Колькасць карыснай інфармацыі, якую мы можам захоўваць у электронным выглядзе, вызначаецца ёмістасцю канкрэтнага прылады. Вельмі карыснай з гэтага пункту гледжання з'яўляецца флэш-памяць. Асаблівасцю прылад, што яе выкарыстоўваюць, звычайна называюць значны аб'ём і малы фізічны памер носьбіта.

Што такое флэш-памяць?

Так называюць разнавіднасць паўправадніковай тэхналогіі стварэння электрічным перепрограммируемой памяці. У схематэхніка так называюць закончаны з тэхналагічнага пункту гледжання рашэнне пабудовы пастаянных запамінальных прылад.

У побыце словазлучэнне "флэш-памяць" выкарыстоўваецца для абазначэння шырокага класа цвёрдацельных прыбораў захоўвання інфармацыі, выкананых з ужываннем гэтай жа тэхналогіі. Важнымі перавагамі, што абумовілі іх шырокае распаўсюджванне, з'яўляюцца:

1. Кампактнасць.
2. Таннасць.
3. Механічная трываласць.
4. Вялікі аб'ём.
5. Хуткасць працы.
6. Нізкае энергаспажыванне.

Дзякуючы гэтаму ўсяму флэш-памяць можна знайсці ў многіх лічбавых партатыўных прыладах, а таксама ў шэрагу носьбітаў інфармацыі. Нажаль, ёсць і недахопы, такія як абмежаваны тэрмін тэхнічнай эксплуатацыі носьбіта і адчувальнасць да электрастатычным разрадах. А вось якая ёмістасць у флэш-памяці? Наўрад ці зможаце адгадаць, але паспрабуйце. Максімальная ёмістасць флэш-памяці можа дасягаць велізарных памераў: так, нягледзячы на малыя памеры, носьбіты дадзеных на 128 Гб у вольным продажы цяпер мала каго змогуць здзівіць. Недалёка ўжо той момант, калі 1 Тб слаба будзе цікавіць.

Гісторыя стварэння

Папярэднікамі лічаць пастаянныя запамінальныя прылады, якія сціраліся з дапамогай ультрафіялету і электрычнасці. Яны таксама мелі транзістарны матрыцы, у якіх быў плавае затвор. Толькі вось у іх інжынерыя электронаў ажыццяўлялася шляхам стварэння значнай напружанасці электрычнага поля тонкага дыэлектрыка. Але пры гэтым рэзка павялічвалася плошча разводкі прадстаўленых у матрыцы кампанентаў, калі неабходна было стварыць поле зваротнай напружанасці.

Цяжка было інжынерам вырашыць праблему з шчыльнасцю складнікаў ланцугоў пры спробе ачысціць. У 1984 годзе яна была паспяхова вырашана, а дзякуючы падабенстве працэсаў з фотовспышкой новая тэхналогія атрымала назву «флэш» (па-ангельску - "ўспышка").

прынцып дзеяння

Ён грунтуецца на рэгістрацыі і змене электрычнага зарада, які ёсць у ізаляванай вобласці паўправадніковай структуры. Гэтыя працэсы працякаюць паміж вытокам вялікага патэнцыялу і засаўкай для атрымання напружання электрычнага поля ў размешчаным тут тонкім дыэлектрыку, каб гэтага аказалася дастаткова для ўзнікнення тунэльнага эфекту паміж кішэняй і каналам транзістара. Каб узмацніць яго, выкарыстоўваюць невялікае паскарэнне электронаў, і тады ўзнікае інжэкцыя гарачых носьбітаў. Чытанне інфармацыі ўскладзена на палявы транзістар. Кішэню для яго выконвае функцыю засаўкі. Яго патэнцыял змяняе парогавыя характарыстыкі транзістара, якія і рэгіструюцца ланцугамі чытання. Канструкцыя мае элементы, з дапамогай якіх магчыма ажыццяўленне працы з вялікім масівам падобных ячэек. Дзякуючы малому памеры ўсіх дэталяў ёмістасць флэш-памяці і выходзіць вялікай.

NOR- і NAND-прыборы

Іх адрозніваюць метадам, які пакладзены ў аснову злучэння вочак у адзін масіў, а таксама алгарытмаў чытання і запісы. Канструкцыя NOR грунтуецца на класічнай двухмернай матрыцы правадыроў, дзе на скрыжаванні слупкоў і радкоў маецца па адной вочку. Падчас дзеяння правадыр радкоў падлучаны да сцёку транзістара, а да другога затвор далучаюцца слупкі. Выток падлучаны да падкладцы, якая з'яўляецца агульнай для ўсіх. Гэтая канструкцыя дазваляе лёгка счытваць стан канкрэтных транзістараў, падаючы станоўчае харчаванне на адзін радок і адзін слупок.

Для прадстаўлення, што такое NAND, уявіце трохмерны масіў. У яго аснове - усё тая ж матрыца. Але ўжо не адзін транзістар размешчаны ў кожным скрыжаванні, а усталёўваецца ўжо цэлы слупок, які складаецца з паслядоўна ўключаных вочак. Такая канструкцыя мае шмат затворной ланцугоў ўсяго ў адным скрыжаванні. Пры гэтым значна можна павялічыць (і гэтым карыстаюцца) шчыльнасць кампанентаў. Мінусам з'яўляецца тое, што значна ўскладняецца алгарытм запісу, доступу і чытання вочка. Для NOR перавагай з'яўляецца хуткасць працы, а недахопам - максімальная інфармацыйная ёмістасць флэш-памяці. Для NAND памер - плюс, а мінус - хуткадзейнасць.

SLC- і MLC-прыборы

Існуюць прылады, якія могуць захоўваць адзін або некалькі біт інфармацыі. У першым тыпе можа быць толькі два ўзроўню зараду плавае засаўкі. Такія вочкі называюць однобитовыми. У іншых іх больш. Часта многобитовые вочкі яшчэ называюць шматузроўневымі. Яны, як ні дзіўна, адрозніваюцца таннасцю і аб'ёмам (ў пазітыўным сэнсе), хоць і павольней адказваюць, а таксама пераносяць меншая колькасць перазапісаў.

Аудиопамять

Па меры развіцця MLC ўзнікла ідэя запісаць аналагавы сігнал у вочка. Прымяненне атрыманы вынік атрымаў у мікрасхемах, якія займаюцца прайграваннем адносна невялікіх гукавых фрагментаў у танных вырабах (цацках, да прыкладу, гукавых паштоўках і падобных рэчах).

тэхналагічныя абмежаванні

Працэсы запісу і чытанні адрозніваюцца па энергаспажыванні. Так, для першага прыходзіцца фармаваць высокае напружанне. У той жа час пры чытанні затраты на энергію даволі малыя.

рэсурс запісу

Пры змене зарада збіраюцца незваротныя змены ў структуры. Таму магчымасць колькасці запісаў для ячэйкі абмежаваная. У залежнасці ад памяці і тэхналагічнага працэсу працы прылады могуць перажыць сотні тысяч цыклаў (хоць ёсць асобныя прадстаўнікі, якія і да 1000 не дацягваюць).

У многобитовых прыладах гарантаваны рэсурс працы даволі нізкі ў параўнанні з іншым тыпам арганізацыі. Але чаму адбываецца сама дэградацыя прыбора? Справа ў тым, што нельга індывідуальна кантраляваць зарад, які мае плавае затвор у кожнай вочку. Бо запіс і сціранне робяцца для мноства адначасова. Кантроль якасці праводзіцца па сярэдняй велічыні або па референсной вочку. З часам адбываецца разузгадненне, і зарад можа выходзіць за мяжы дапушчальнага, пасля чаго інфармацыя становіцца нечытэльным. Далей сітуацыя толькі пагаршаецца.

Яшчэ адной прычынай з'яўляецца ўзаемная дыфузія праводзяць і ізалявальных абласцей у паўправадніковай структуры. Пры гэтым перыядычна ўзнікаюць электрычныя прабоі, што вядзе да размывання межаў, і флэш-карта памяці выходзіць з ладу.

Тэрмін захоўвання дадзеных

Паколькі ізаляцыя ў кішэні неідэальная, то паступова адбываецца рассейванне зарада. Звычайна тэрмін, які можа захоўвацца інфармацыя, - каля 10-20 гадоў. Спецыфічныя вонкавыя ўмовы катастрафічна адбіваюцца на перыядзе захоўвання. Так, падвышаная тэмпература, гама-радыяцыя або часціны высокіх энергій змогуць хутка знішчыць усе дадзеныя. Цяпер самыя перадавыя ўзоры, якія могуць пахваліцца тым, што ў іх значная інфармацыйная ёмістасць флэш-памяці, маюць слабыя месцы. У іх ніжэй тэрмін захоўвання, чым у ўжо даўно распрацаваных і адкарэктаваных прылад, што не раз дапрацоўваліся.

заключэнне

Нягледзячы на праблемы, названыя ў канцы артыкула, тэхналогія флэш-памяці з'яўляецца вельмі эфектыўнай, дзякуючы чаму яна атрымала шырокае распаўсюджанне. А яе перавагі з лішкам пакрываюць недахопы. Таму інфармацыйная ёмістасць флэш-памяці стала вельмі карыснай і папулярнай у бытавой тэхніцы.