Флеш-пам'ять
Информация - Компьютеры, программирование
Другие материалы по предмету Компьютеры, программирование
В¶е Intel. У 1983 роцi вийшли першi 16Кбiт зразкiв, виготовлених на основi FLOTOX-транзисторiв (Floating Gate Tunnel-OXide - "плаваючий" затвор з туннелюванням в оксидi). Головною вiдмiтною особливiстю EEPROM (в т.ч. Flash) вiд ранiше розглянутих нами типiв незалежноi памятi СФ спроможнiсть перепрограмування при пiдключеннi до стандартноi системноi шини мiкропроцесорного пристрою. У EEPROM зявилася спроможнiсть виробляти стирання окремоi комiрки за допомогою електричного струму. Для EEPROM стирання кожноi комiрки виконуСФться автоматично при записi в неi новоi iнформацii, тобто можна змiнити данi в будь-якiй комiрцi, не зачiпаючи iншi. Процедура стирання звичайно суттСФво довша процедури запису.
Переваги EEPROM в порiвняннi з EPROM:
- Збiльшений ресурс роботи.
- Простiша в обiгу.
Недолiк: Висока вартiсть
Винахiд флеш - памятi часто незаслужено приписують Intel, називаючи при цьому 1988 рiк. Насправдi память вперше була розроблена компанiСФю Toshiba в 1984 роцi, i вже наступного року було почате виробництво 256Кбiт мiкросхем flash-памятi в промислових масштабах. У 1988 роцi Intel розробила власний варiант флеш - памятi .
У флеш - памятi використовуСФться дещо вiдмiнний вiд EEPROM тип комiрки-транзистора. Технологiчно флеш - память спорiднена як EPROM, так i EEPROM. Основна вiдмiннiсть флеш - памятi вiд EEPROM полягаСФ у тому, що стирання вмiсту комiрок виконуСФться або для всiСФi мiкросхеми, або для певного блоку (кластера, кадру або сторiнки). Звичний розмiр такого блоку складаСФ 256 або 512 Байт, проте в деяких видах флеш - памятi обСФм блоку може досягати 256КБ. Слiд помiтити, що iснують мiкросхеми, що дозволяють працювати з блоками рiзних розмiрiв (для оптимiзацii швидкодii). Стирати можна як блок, так i вмiст всiСФi мiкросхеми вiдразу. Таким чином, в загальному випадку, для того, щоб змiнити один байт, спочатку в буфер прочитуСФться весь блок, де мiститься належний змiнi байт, стираСФться вмiст блоку, змiнюСФться значення байта в буферi, пiсля чого проводиться запис змiненого в буферi блоку. Така схема суттСФво знижуСФ швидкiсть запису невеликих обСФмiв даних в довiльнi областi памятi, проте значно збiльшуСФ швидкодiю при послiдовному записi даних великими порцiями.
Переваги флеш - памятi в порiвняннi з EEPROM:
- Вища швидкiсть запису при послiдовному доступi за рахунок того, що стирання iнформацii у флеш проводиться блоками.
- Собiвартiсть виробництва флеш - памятi нижча за рахунок простiшоi органiзацii.
Недолiк: Повiльний запис в довiльнi дiлянки памятi.
3. Органiзацiя flesh-памятi
Комiрки флеш - памятi бувають як на одному, так i на двох транзисторах. У простому випадку кожна комiрка зберiгаСФ один бiт iнформацii i складаСФться з одного польового транзистора iз спецiальною електрично iзольованою областю ("плаваючим" затвором - floating gate), здатною зберiгати заряд багато рокiв. Наявнiсть або вiдсутнiсть заряду кодуСФ один бiт iнформацii.
Рисунок 1 Внутрiшня органiзацiя флеш-памятi
При запису заряд помiщаСФться на плаваючий затвор одним з двох способiв (залежить вiд типу комiрцi): методом iнжекцii "гарячих" електронiв або методом туннелювання електронiв. Стирання вмiсту комiрцi (зняття заряду з "плаваючого" затвора) проводиться методом туннелювання.
Як правило, наявнiсть заряду на транзисторi розумiСФться як логiчний "0", а його вiдсутнiсть - як логiчна "1".
Сучасна флеш - память звичайно виготовляСФться по 0,13- i 0,18-мiкронному процесу.
Загальний принцип роботи комiрки флеш - памятi.
Розглянемо просту комiрку флеш - памятi на одному n-p-n транзисторi. Комiрки подiбного типу найчастiше застосовувалися в flash-памятi з NOR архiтектурою, а також в мiкросхемах EPROM.
Поведiнка транзистора залежить вiд кiлькостi електронiв на "плаваючому" затворi. "Плаваючий" затвор виконуСФ ту ж роль, що i конденсатор в DRAM, тобто зберiгаСФ запрограмоване значення.
Перемiщення заряду на "плаваючий" затвор в такiй комiрцi проводиться методом iнжекцii "гарячих" електронiв (CHE - channel hot electrons), а зняття заряду здiйснюСФться методом квантомеханiчного туннелювання Фаулера-Нордхейма (Fowler-Nordheim [FN]).
Таблиця 1 Принцип дii памятi
При читаннi, у вiдсутностi заряду на "плаваючому" затворi, пiд впливом позитивного поля на управляючому затворi, утворюСФться n-канал в пiдкладцi мiж витоком i стоком, i виникаСФ струм.Наявнiсть заряду на "плаваючому" затворi мiняСФ вольт-ампернi характеристики транзистора таким чином, що при звичнiй для читання напрузi канал не зявляСФться, i струму мiж витоком i стоком не виникаСФ.При програмуваннi на стiк i управляючий затвор подаСФться висока напруга (причому на управляючий затвор напруга подаСФться приблизно в два рази вище). "Гарячi" електрони з каналу рухаються на плаваючий затвор i змiнюють вольт-ампернi характеристики транзистора. Такi електрони називають "гарячими" за те, що володiють високою енергiСФю, достатньою для подолання потенцiйного барСФру, створюваного тонкою плiвкою дiелектрика.При стираннi висока напруга подаСФться на витiк. На управляючий затвор подаСФться висока негативна напруга. Електрони виходять на витiк.
Ефект тунелювання - один з ефектiв, що використовують хвильовi властивостi електрона. Сам ефект полягаСФ в подоланнi електроном потенцiйного барСФру малоi "товщини". Для наочностi уявимо собi структуру, що складаСФться з двох провiдних областей, роздiлених тонким шаром дiелектрика (збiднена область). Подолати