При программировании ячейки используется эффект туннелирования электронов через слой изолятора на затвор. Высокий заряд соответствует биту со значением 0. Изолированный плавающий затвор способен удерживать электроны до 10 лет. Заряд на затворе изменяет порогового напряжения транзистора. Этот эффект используется для чтения текущего значения бита. Переключение ячейки из 0 в 1 возможно только посредством стирания информации. При этом на транзистор подаётся высокое отрицательное напряжение, под влиянием которого электроны уходят с плавающего затвора. Очевидно, что энергопотребление flash-памяти при чтении данных значительно ниже, чем при записи ли стирании.
Каждая ячейка в зависимости от реализации может запоминать два или более уровней электрического заряда. Двухуровневые ячейки называются SLC (single-level cell). Они способны хранить только один бит информации. Ячейки с четырьмя и более уровнями (multi-level cell, MLC) могут одновременно сохранять несколько битов.
В настоящее время при производстве flash-памяти используются две основных архитектуры: NOR и NAND. NOR реализована на основе логических элементов “или-не” (Not-OR). Особенностью ее производства является то, что к каждому транзистору необходимо подвести индивидуальные контакты, что, в свою очередь, увеличивает размеры схемы, но позволяет записывать и стирать информацию индивидуально в каждой ячейке и работать с отдельными байтами. Память этой архитектуры имеет высокие характеристики производительности произвольного доступа к данным.
В основе NAND flash-памяти лежат логические элементы “и-не” (Not-AND). Ее принципиальным отличием от NOR является размещение ячеек и их контактов. Ячейки группируются в блоки аналогичные кластерам жесткого диска. В результате уже не требуется подводить индивидуальный контакт к каждой ячейке, что приводит к существенному уменьшению размеров и снижению стоимости NAND чипов. Процесс записи и стирания проводится сразу над группой ячеек и поэтому происходит быстрее. Однако эта архитектура имеет свои недостатки. Используя NAND чипы, мы теряем возможность обращаться к произвольной ячейке. Для изменения даже нескольких байтов информации требуется считать в буфер целый блок данных, сделать нужные изменении я и после этого записать весь блок обратно. По этим причинам память NAND эффективнее использовать для операций последовательного доступа к данным.
Обе архитектуры сейчас существуют параллельно и не конкурируют друг с другом, поскольку находят применение в разных областях хранения данных. Чипы NAND применяются для недорогого хранения больших объемов информации, например, в картах памяти фотоаппаратов. Flash память NOR часто используются для хранения и эффективного доступа к программному коду в BIOS или RAM карманных компьютеров. Ее объем обычно не велик и не превышает десятки мегабайт. В качестве накопителей EFD в дисковых массивах всегда используется flash память NAND.
Часть 2 здесь
Комментариев нет:
Отправить комментарий
Примечание. Отправлять комментарии могут только участники этого блога.