หน่วยความจำชนิดใดที่ใช้ในแฟลชไดรฟ์ หน่วยความจำแฟลชคืออะไร? สิ่งที่คุณต้องรู้เกี่ยวกับฉลากแฟลชไดรฟ์
ส่วนทางทฤษฎี
ฉันจะพยายามสรุปให้สั้นที่สุดเพื่อให้เราทุกคนมีเวลาเตรียมสลัดโอลิเวียร์พร้อมอาหารเพิ่มเติมสำหรับโต๊ะในวันหยุด ดังนั้นเนื้อหาบางส่วนจะอยู่ในรูปแบบของลิงก์ หากต้องการ คุณสามารถอ่านได้ที่ เวลาว่าง...มีความทรงจำแบบไหน?
ในขณะนี้มีตัวเลือกมากมายในการจัดเก็บข้อมูลบางส่วนต้องใช้แหล่งจ่ายไฟคงที่ (RAM) บางส่วนถูก "เย็บ" ตลอดไปในชิปควบคุมของอุปกรณ์รอบตัวเรา (ROM) และบางส่วนรวมคุณสมบัติของทั้งสองและ อื่นๆ (ไฮบริด) โดยเฉพาะ Flash นั้นเป็นของรุ่นหลัง ดูเหมือนว่าจะเป็นหน่วยความจำที่ไม่ลบเลือน แต่กฎของฟิสิกส์นั้นยากที่จะยกเลิกและในบางครั้งคุณยังต้องเขียนข้อมูลบนแฟลชไดรฟ์ใหม่สิ่งเดียวที่บางทีสามารถรวมหน่วยความจำประเภทนี้ทั้งหมดเข้าด้วยกันได้ก็คือหลักการทำงานเดียวกันไม่มากก็น้อย มีเมทริกซ์สองมิติหรือสามมิติบางส่วนที่เต็มไปด้วย 0 และ 1s ในลักษณะนี้โดยประมาณและจากที่เราสามารถอ่านค่าเหล่านี้หรือแทนที่ในภายหลังได้เช่น ทั้งหมดนี้เป็นอะนาล็อกโดยตรงของรุ่นก่อน - หน่วยความจำบนวงแหวนเฟอร์ไรต์
หน่วยความจำแฟลชคืออะไร และมีประเภทใดบ้าง (NOR และ NAND)
เริ่มจากหน่วยความจำแฟลชกันก่อน กาลครั้งหนึ่ง ixbt ที่รู้จักกันดีตีพิมพ์ไม่น้อยเกี่ยวกับ Flash คืออะไรและหน่วยความจำประเภทนี้หลัก 2 ประเภทคืออะไร โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มีหน่วยความจำแฟลช NOR (ไม่ใช่เชิงตรรกะ) และ NAND (ไม่ใช่เชิงตรรกะและ) (ทุกอย่างมีการอธิบายไว้โดยละเอียดมาก) ซึ่งค่อนข้างแตกต่างกันในการจัดองค์กร (เช่น NOR เป็นแบบสองมิติ NAND สามารถเป็นสามมิติได้) แต่มีองค์ประกอบหนึ่งที่เหมือนกัน - ทรานซิสเตอร์ประตูลอย
การแสดงแผนผังของทรานซิสเตอร์เกทแบบลอยตัว
แล้ววิศวกรรมมหัศจรรย์นี้ทำงานอย่างไร? สิ่งนี้อธิบายไว้พร้อมกับสูตรทางกายภาพบางอย่าง กล่าวโดยย่อ ระหว่างประตูควบคุมและช่องทางที่กระแสไหลจากแหล่งกำเนิดไปยังท่อระบายน้ำ เราวางประตูลอยตัวเดียวกันนั้น ล้อมรอบด้วยชั้นอิเล็กทริกบาง ๆ เป็นผลให้เมื่อกระแสไหลผ่านทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนาม "ดัดแปลง" อิเล็กตรอนพลังงานสูงบางตัวจะอุโมงค์ผ่านอิเล็กทริกและจบลงภายในประตูลอย เป็นที่แน่ชัดว่าในขณะที่อิเล็กตรอนกำลังเจาะอุโมงค์และเดินเตร่อยู่ภายในประตูนี้ พวกมันสูญเสียพลังงานบางส่วนและแทบจะไม่สามารถกลับคืนมาได้
หมายเหตุ:"ในทางปฏิบัติ" เป็นคำสำคัญ เนื่องจากหากไม่มีการเขียนใหม่ โดยไม่ต้องอัปเดตเซลล์อย่างน้อยทุกๆ สองสามปี Flash จะถูก "รีเซ็ตเป็นศูนย์" เช่นเดียวกับ RAM หลังจากปิดคอมพิวเตอร์
อีกครั้งที่เรามีอาร์เรย์สองมิติที่ต้องเติม 0 และ 1 เนื่องจากใช้เวลานานในการสะสมประจุบนเกทลอยตัว จึงมีการนำวิธีแก้ปัญหาอื่นมาใช้ในกรณีของ RAM เซลล์หน่วยความจำประกอบด้วยตัวเก็บประจุและทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามแบบธรรมดา ยิ่งกว่านั้น ตัวเก็บประจุเองก็มีอุปกรณ์ทางกายภาพดั้งเดิมในอีกด้านหนึ่ง แต่ในทางกลับกัน มันไม่ได้ถูกนำมาใช้ในฮาร์ดแวร์เพียงเล็กน้อย:
การออกแบบเซลล์แรม
ขอย้ำอีกครั้งว่า ixbt มีผลิตภัณฑ์ดีๆ สำหรับหน่วยความจำ DRAM และ SDRAM โดยเฉพาะ แน่นอนว่ามันไม่สดนัก แต่มีการอธิบายประเด็นพื้นฐานได้ดีมาก
คำถามเดียวที่ทำให้ฉันทรมานคือ: DRAM สามารถมีเซลล์หลายระดับเช่นแฟลชได้หรือไม่? เหมือนจะใช่แต่ก็ยัง...
ส่วนการปฏิบัติ
แฟลช
ผู้ที่ใช้แฟลชไดรฟ์มาระยะหนึ่งอาจเคยเห็นไดรฟ์แบบ "เปลือย" โดยไม่มีเคสอยู่แล้ว แต่ฉันยังคงพูดถึงส่วนหลักของแฟลชไดรฟ์ USB สั้น ๆ:
องค์ประกอบหลักของแฟลชไดรฟ์ USB: 1. ขั้วต่อ USB, 2. ตัวควบคุม, 3. แผงวงจรพิมพ์หลายชั้น PCB, 4. โมดูลหน่วยความจำ NAND, 5. ออสซิลเลเตอร์ความถี่อ้างอิงควอทซ์, 6. ไฟ LED แสดงสถานะ (ตอนนี้เปิดอยู่ แฟลชไดรฟ์หลายตัวไม่มี), 7. สวิตช์ป้องกันการเขียน (ในทำนองเดียวกันมันหายไปในแฟลชไดรฟ์หลายตัว), 8. พื้นที่สำหรับชิปหน่วยความจำเพิ่มเติม
เริ่มจากง่ายไปซับซ้อนกันดีกว่า Crystal oscillator (เพิ่มเติมเกี่ยวกับหลักการทำงาน) ฉันเสียใจอย่างสุดซึ้งที่ระหว่างการขัด แผ่นควอตซ์หายไป ดังนั้นเราจึงได้แต่ชื่นชมตัวเรือนเท่านั้น
ตัวเรือนคริสตัลออสซิลเลเตอร์
ในระหว่างนี้ ฉันพบว่าเส้นใยเสริมแรงภายใน PCB มีลักษณะเป็นอย่างไร และลูกบอลที่ประกอบเป็น PCB เป็นส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตามเส้นใยยังคงบิดเบี้ยวซึ่งมองเห็นได้ชัดเจนในภาพด้านบน:
การเสริมเส้นใยภายใน PCB (ลูกศรสีแดงหมายถึงเส้นใยที่ตั้งฉากกับการตัด) ซึ่งประกอบเป็น PCB จำนวนมาก
และนี่คือส่วนสำคัญประการแรกของแฟลชไดรฟ์ - คอนโทรลเลอร์:
คอนโทรลเลอร์ ภาพด้านบนได้มาจากการรวมไมโครกราฟ SEM หลายภาพเข้าด้วยกัน
พูดตามตรงฉันไม่ค่อยเข้าใจความคิดของวิศวกรที่วางตัวนำเพิ่มเติมบางตัวไว้ในชิปเอง บางทีนี่อาจจะง่ายกว่าและถูกกว่าหากทำจากมุมมองทางเทคโนโลยี
หลังจากประมวลผลภาพนี้แล้ว ฉันตะโกน: “เย้!” และวิ่งไปรอบห้อง ดังนั้นเราจึงนำเสนอให้คุณทราบถึงกระบวนการทางเทคโนโลยี 500 นาโนเมตรในทุกด้านที่มีขอบเขตของท่อระบายน้ำ แหล่งที่มา ประตูควบคุม และแม้แต่หน้าสัมผัสที่วาดไว้อย่างสมบูรณ์แบบจะถูกเก็บรักษาไว้ด้วยความสมบูรณ์สัมพัทธ์:
"ไอเดะ!" ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ - เทคโนโลยีคอนโทรลเลอร์ 500 นาโนเมตรพร้อมท่อระบายน้ำแต่ละอันที่วาดอย่างสวยงาม (ท่อระบายน้ำ) แหล่งที่มา (แหล่งที่มา) และประตูควบคุม (ประตู)
ตอนนี้เรามาดูของหวานกันดีกว่า - ชิปหน่วยความจำ เริ่มจากผู้ติดต่อที่ป้อนความทรงจำนี้อย่างแท้จริง นอกจากอันหลักแล้ว (หน้าสัมผัสที่หนาที่สุดในภาพ) ยังมีอันเล็กอีกมากมาย ยังไงซะ "อ้วน"< 2 диаметров человеческого волоса, так что всё в мире относительно:
ภาพ SEM ของหน้าสัมผัสที่จ่ายไฟให้กับชิปหน่วยความจำ
ถ้าเราพูดถึงความทรงจำ ความสำเร็จก็รอเราอยู่ที่นี่เช่นกัน เราสามารถถ่ายภาพแต่ละบล็อคได้ โดยมีลูกศรระบุขอบเขต เมื่อดูภาพที่มีกำลังขยายสูงสุด พยายามเพ่งสายตา ความเปรียบต่างนี้แยกแยะได้ยากจริงๆ แต่มีอยู่ในภาพ (เพื่อความชัดเจน ฉันทำเครื่องหมายเซลล์แยกด้วยเส้น):
เซลล์หน่วยความจำ 1. ขอบเขตของบล็อกจะถูกทำเครื่องหมายด้วยลูกศร เส้นแสดงถึงเซลล์แต่ละเซลล์
ในตอนแรก ดูเหมือนว่าฉันจะเป็นเหมือนสิ่งประดิษฐ์ของรูปภาพ แต่หลังจากประมวลผลภาพถ่ายทั้งหมดของบ้านแล้ว ฉันพบว่าสิ่งเหล่านี้เป็นประตูควบคุมที่ยาวไปตามแกนแนวตั้งในเซลล์ SLC หรืออาจเป็นเซลล์หลายเซลล์ที่ประกอบกันใน MLC แม้ว่าฉันจะพูดถึง MLC ข้างต้นแล้ว แต่นี่ก็ยังคงเป็นคำถาม สำหรับการอ้างอิง "ความหนา" ของเซลล์ (เช่น ระยะห่างระหว่างจุดแสงสองจุดในภาพด้านล่าง) จะอยู่ที่ประมาณ 60 นาโนเมตร
เพื่อไม่ให้แยกออก นี่คือภาพถ่ายที่คล้ายกันจากอีกครึ่งหนึ่งของแฟลชไดรฟ์ ภาพที่คล้ายกันมาก:
เซลล์หน่วยความจำ 2 ขอบเขตของบล็อกจะถูกเน้นด้วยลูกศร เส้นแสดงถึงเซลล์แต่ละเซลล์
แน่นอนว่าชิปนั้นไม่ได้เป็นเพียงชุดของเซลล์หน่วยความจำเท่านั้น ยังมีโครงสร้างอื่นอยู่ข้างใน ซึ่งฉันไม่สามารถระบุตัวตนได้:
โครงสร้างอื่นๆ ภายในชิปหน่วยความจำ NAND
แดรม
แน่นอนว่าฉันไม่ได้ตัดบอร์ด SO-DIMM ทั้งหมดจาก Samsung ฉันเพียง "ตัดการเชื่อมต่อ" โมดูลหน่วยความจำตัวใดตัวหนึ่งโดยใช้เครื่องเป่าผม เป็นที่น่าสังเกตว่าหนึ่งในเคล็ดลับที่เสนอหลังจากการตีพิมพ์ครั้งแรกมีประโยชน์ที่นี่ - การเลื่อยในมุม ดังนั้นเพื่อการดื่มด่ำกับสิ่งที่คุณเห็นโดยละเอียดจึงจำเป็นต้องคำนึงถึงข้อเท็จจริงนี้โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อการตัดที่ 45 องศายังทำให้สามารถรับส่วน "โทโมกราฟี" ของตัวเก็บประจุได้เหมือนเดิมอย่างไรก็ตาม ตามธรรมเนียมแล้ว มาเริ่มกันที่การติดต่อกันก่อน เป็นเรื่องดีที่ได้เห็นว่า "ชิป" ของ BGA มีลักษณะอย่างไรและการบัดกรีนั้นเป็นอย่างไร:
การบัดกรี BGA แบบ "บิ่น"
และตอนนี้ก็ถึงเวลาตะโกนว่า "Ide!" เป็นครั้งที่สอง เนื่องจากเรามองเห็นตัวเก็บประจุแบบโซลิดสเตตแต่ละตัว - วงกลมศูนย์กลางในภาพซึ่งมีลูกศรกำกับอยู่ พวกเขาคือผู้ที่จัดเก็บข้อมูลของเราในขณะที่คอมพิวเตอร์กำลังทำงานอยู่ในรูปแบบของการชาร์จบนจาน เมื่อพิจารณาจากภาพถ่าย ขนาดของตัวเก็บประจุดังกล่าวจะมีความกว้างประมาณ 300 นาโนเมตร และความหนาประมาณ 100 นาโนเมตร
เนื่องจากชิปถูกตัดเป็นมุม ตัวเก็บประจุบางตัวจึงถูกตัดตรงกลางอย่างเรียบร้อย ในขณะที่ตัวอื่นๆ มีเพียง "ด้านข้าง" เท่านั้นที่ถูกตัดออก:
หน่วยความจำ DRAM ในทุกความรุ่งโรจน์
หากใครสงสัยว่าโครงสร้างเหล่านี้เป็นตัวเก็บประจุ คุณสามารถดูภาพถ่ายที่ "เป็นมืออาชีพ" กว่านี้ได้ (แม้ว่าจะไม่มีเครื่องหมายมาตราส่วนก็ตาม)
จุดเดียวที่ทำให้ฉันสับสนคือตัวเก็บประจุอยู่ใน 2 แถว (ภาพซ้ายล่าง) เช่น ปรากฎว่ามีข้อมูล 2 บิตต่อเซลล์ ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น มีข้อมูลเกี่ยวกับการบันทึกหลายบิต แต่เทคโนโลยีนี้สามารถใช้ได้และใช้ในอุตสาหกรรมสมัยใหม่ในระดับใดยังคงเป็นที่น่าสงสัยสำหรับฉัน
แน่นอนว่านอกเหนือจากเซลล์หน่วยความจำแล้วยังมีโครงสร้างเสริมบางอย่างภายในโมดูลซึ่งฉันเดาได้แค่จุดประสงค์:
โครงสร้างอื่นๆ ภายในชิปหน่วยความจำ DRAM
คำหลัง
นอกเหนือจากลิงก์ที่กระจัดกระจายไปทั่วข้อความแล้ว ในความคิดของฉัน การรีวิวนี้ (แม้กระทั่งในปี 1997) ตัวเว็บไซต์ (และแกลเลอรีรูปภาพ และชิปอาร์ต และสิทธิบัตร และอื่นๆ อีกมากมาย) และสำนักงานแห่งนี้ ซึ่งจริงๆ แล้วเกี่ยวข้องกับวิศวกรรมย้อนกลับน่าเสียดายที่ไม่สามารถค้นหาวิดีโอจำนวนมากเกี่ยวกับการผลิต Flash และ RAM ได้ ดังนั้นคุณจะต้องพอใจกับการประกอบแฟลชไดรฟ์ USB เท่านั้น:
ป.ล. :สวัสดีปีใหม่มังกรดำอีกครั้งนะทุกคน!!!
มันดูแปลก: ฉันต้องการเขียนบทความเกี่ยวกับ Flash เป็นเรื่องแรก แต่โชคชะตากำหนดไว้เป็นอย่างอื่น ไขว้นิ้วไว้ หวังว่าบทความต่อไปอย่างน้อย 2 บทความถัดไป (เกี่ยวกับวัตถุทางชีวภาพและการจัดแสดง) จะได้รับการตีพิมพ์ในต้นปี 2555 ในขณะเดียวกัน เมล็ดก็เป็นเทปคาร์บอน:
เทปคาร์บอนที่ใช้ยึดตัวอย่างที่ศึกษา ฉันคิดว่าเทปธรรมดาก็ดูคล้ายกัน
หน่วยความจำแฟลชคืออะไร? | หน่วยความจำแฟลช(เป็นภาษาอังกฤษ. หน่วยความจำแฟลช) หรือ แฟลชไดร์ฟ- หน่วยความจำประเภทเซมิคอนดักเตอร์โซลิดสเตตแบบไม่ลบเลือนและเขียนซ้ำได้
หน่วยความจำประเภทนี้สามารถอ่านได้หลายครั้งภายในระยะเวลาการจัดเก็บข้อมูล โดยปกติจะใช้เวลา 10 ถึง 100 ปี แต่การเขียนลงหน่วยความจำสามารถทำได้ในจำนวนจำกัดเท่านั้น (โดยปกติจะอยู่ในช่วงล้านรอบ) หน่วยความจำแฟลชส่วนใหญ่แพร่หลายไปทั่วโลกและสามารถทนต่อรอบการเขียนซ้ำได้ประมาณหนึ่งแสนรอบ ซึ่งมากกว่าฟล็อปปี้ดิสก์หรือดิสก์ CD-RW ทั่วไปที่สามารถทนต่อได้
ต่างจากฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์ (HDD) หน่วยความจำแฟลชไม่มีชิ้นส่วนกลไกที่เคลื่อนไหวได้ ดังนั้นจึงถือเป็นสื่อบันทึกข้อมูลประเภทที่เชื่อถือได้และกะทัดรัดกว่า
ดังนั้นเนื่องจากความกะทัดรัด ความถูก และการใช้พลังงานต่ำมาก แฟลชไดรฟ์จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์พกพาดิจิทัล - กล้องวิดีโอและภาพถ่าย เครื่องบันทึกเสียง เครื่องเล่น MP3 พีดีเอ โทรศัพท์มือถือ สมาร์ทโฟน และอุปกรณ์สื่อสาร นอกจากนี้ หน่วยความจำประเภทนี้ยังใช้เพื่อจัดเก็บซอฟต์แวร์แบบฝังในอุปกรณ์ต่างๆ (โมเด็ม, PBX, สแกนเนอร์, เครื่องพิมพ์, เราเตอร์)
เมื่อเร็ว ๆ นี้แฟลชไดรฟ์ที่มีอินพุต USB (มักเรียกว่า "แฟลชไดรฟ์" หรือดิสก์ USB) แพร่หลายมากขึ้นโดยแทนที่ฟล็อปปี้ดิสก์และซีดี
ปัจจุบันข้อเสียเปรียบหลักของอุปกรณ์ที่ใช้แฟลชไดรฟ์คืออัตราส่วนราคาต่อปริมาณที่สูงมากซึ่งสูงกว่าฮาร์ดไดรฟ์ถึง 2-5 เท่ามาก ดังนั้นปริมาณแฟลชไดรฟ์จึงไม่ใหญ่มาก แต่งานกำลังดำเนินการตามทิศทางเหล่านี้ การลดต้นทุนของกระบวนการทางเทคโนโลยีและภายใต้อิทธิพลของการแข่งขัน บริษัทหลายแห่งได้ประกาศเปิดตัวไดรฟ์ SSD ที่มีความจุ 512 GB ขึ้นไปแล้ว ตัวอย่างเช่น ในเดือนกุมภาพันธ์ 2554 OCZ Technology นำเสนอไดรฟ์ PCI-Express SSD ที่มีความจุ 1.2 TB และสามารถสร้างรอบการเขียนได้ 10 ล้านรอบ
ไดรฟ์ SSD สมัยใหม่ได้รับการพัฒนาบนพื้นฐานของตัวควบคุมหลายช่องสัญญาณที่ให้การอ่านหรือเขียนแบบขนานจากไมโครโปรเซสเซอร์หน่วยความจำแฟลชหลายตัวในคราวเดียว เป็นผลให้ระดับประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นมากจนปริมาณงานของอินเทอร์เฟซ SATA II กลายเป็นปัจจัยจำกัด
หน่วยความจำแฟลชทำงานอย่างไร
แฟลชไดรฟ์จัดเก็บข้อมูลไว้ในอาร์เรย์ของทรานซิสเตอร์ประตูลอยที่เรียกว่าเซลล์ ในอุปกรณ์ทั่วไปที่มีเซลล์ระดับเดียว เซลล์ใดเซลล์หนึ่งสามารถ “จดจำ” ข้อมูลได้เพียงบิตเดียวเท่านั้น แต่ชิปรุ่นใหม่บางตัวที่มีเซลล์หลายระดับ (ในเซลล์หลายระดับภาษาอังกฤษหรือเซลล์สามระดับ) สามารถ "จดจำ" ได้มากกว่าหนึ่งบิต ในกรณีหลัง สามารถใช้ประจุไฟฟ้าที่แตกต่างกันกับประตูลอยของทรานซิสเตอร์ได้
หน่วยความจำแฟลช NOR
หน่วยความจำแฟลชประเภทนี้ใช้อัลกอริธึม NOR เนื่องจากในทรานซิสเตอร์แบบโฟลตติ้งเกตต่ำเกินไป แรงดันเกตจะหมายถึงค่าหนึ่ง
ทรานซิสเตอร์ประเภทนี้ประกอบด้วยสองประตู: แบบลอยและแบบควบคุม ประตูแรกเป็นฉนวนอย่างสมบูรณ์และสามารถกักเก็บอิเล็กตรอนได้นานถึงสิบปี เซลล์ยังประกอบด้วยท่อระบายน้ำและแหล่งกำเนิด เมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกจ่ายไปที่ประตูควบคุม สนามไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้น และสิ่งที่เรียกว่าเอฟเฟกต์การขุดอุโมงค์จะเกิดขึ้น อิเล็กตรอนส่วนใหญ่ถูกถ่ายโอน (อุโมงค์) ผ่านชั้นฉนวนและเข้าสู่ประตูลอย ประจุบนประตูลอยของทรานซิสเตอร์จะเปลี่ยน "ความกว้าง" ของแหล่งระบายและความนำไฟฟ้าของช่องสัญญาณซึ่งใช้สำหรับการอ่าน
เซลล์การเขียนและการอ่านมีความแตกต่างกันมากในเรื่องการใช้พลังงาน ตัวอย่างเช่น แฟลชไดรฟ์ใช้กระแสไฟในการเขียนมากกว่าเมื่ออ่าน (ใช้พลังงานน้อยมาก)
ในการลบ (ลบ) ข้อมูล จะมีการจ่ายแรงดันไฟฟ้าลบที่สูงเพียงพอให้กับประตูควบคุม ซึ่งจะทำให้เกิดผลตรงกันข้าม (อิเล็กตรอนจากประตูลอยตัวจะถูกถ่ายโอนไปยังแหล่งกำเนิดโดยใช้เอฟเฟกต์อุโมงค์)
ในสถาปัตยกรรม NOR จำเป็นต้องเชื่อมต่อหน้าสัมผัสกับทรานซิสเตอร์แต่ละตัว ซึ่งจะเพิ่มขนาดของโปรเซสเซอร์อย่างมาก ปัญหานี้แก้ไขได้โดยใช้สถาปัตยกรรม NAND ใหม่
หน่วยความจำแฟลช NAND
สถาปัตยกรรม NAND ใช้อัลกอริทึม AND-NOT (เป็นภาษาอังกฤษ NAND) หลักการทำงานคล้ายกับประเภท NOR และแตกต่างกันเฉพาะตำแหน่งของเซลล์และหน้าสัมผัสเท่านั้น ไม่จำเป็นต้องเชื่อมต่อหน้าสัมผัสเข้ากับเซลล์หน่วยความจำแต่ละเซลล์อีกต่อไป ดังนั้นราคาและขนาดของโปรเซสเซอร์ NAND จึงมีขนาดเล็กลงอย่างมาก ด้วยสถาปัตยกรรมนี้ การบันทึกและการลบข้อมูลจึงเร็วขึ้นอย่างเห็นได้ชัด อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีนี้ไม่อนุญาตให้เข้าถึงภูมิภาคหรือเซลล์โดยพลการ เช่นเดียวกับใน NOR
เพื่อให้ได้ความหนาแน่นและความจุสูงสุด แฟลชไดรฟ์ที่ใช้เทคโนโลยี NAND จะใช้องค์ประกอบที่มีขนาดน้อยที่สุด ดังนั้นจึงต่างจากไดรฟ์ NOR ตรงที่อนุญาตให้มีเซลล์เสีย (ซึ่งถูกบล็อกและไม่ควรใช้ในอนาคต) ซึ่งทำให้การทำงานกับหน่วยความจำแฟลชดังกล่าวมีความซับซ้อนอย่างมาก นอกจากนี้ ส่วนหน่วยความจำใน NAND ยังมีฟังก์ชัน CRC เพื่อตรวจสอบความสมบูรณ์อีกด้วย
ปัจจุบัน สถาปัตยกรรม NOR และ NAND มีอยู่คู่ขนานกันและไม่ได้แข่งขันกันในทางใดทางหนึ่ง เนื่องจากมีการใช้งานที่แตกต่างกัน NOR ใช้สำหรับจัดเก็บข้อมูลขนาดเล็กอย่างง่าย NAND ใช้สำหรับจัดเก็บข้อมูลขนาดใหญ่
ประวัติความเป็นมาของแฟลชไดรฟ์
หน่วยความจำแฟลชถูกประดิษฐ์ขึ้นครั้งแรกในปี 1984 โดยวิศวกร Fujio Masuoka จากนั้นทำงานให้กับ Toshiba ชื่อ "แฟลช" ได้รับการประดิษฐ์ขึ้นโดย Shoji Ariizumi ซึ่งเป็นเพื่อนร่วมงานของ Fujio เนื่องจากกระบวนการลบข้อมูลออกจากหน่วยความจำทำให้เขานึกถึงแฟลชถ่ายภาพ ฟูจิโอะนำเสนอการพัฒนาของเขาที่การประชุมอุปกรณ์อิเล็กตรอนนานาชาติที่ซานฟรานซิสโก รัฐแคลิฟอร์เนีย Intel สนใจสิ่งประดิษฐ์นี้ และสี่ปีต่อมาในปี 1988 ก็ได้เปิดตัวโปรเซสเซอร์แฟลชประเภท NOR เชิงพาณิชย์ตัวแรก
สถาปัตยกรรมหน่วยความจำแฟลช NAND ได้รับการประกาศในอีกหนึ่งปีต่อมาโดยโตชิบาในปี 1989 ที่การประชุม International Solid-State Circuits Conference ชิป NAND มีความเร็วในการเขียนที่เร็วกว่าและพื้นที่วงจรเล็กลง
ณ สิ้นปี 2010 ผู้นำในการผลิตแฟลชไดรฟ์คือ Samsung (32% ของตลาด) และ Toshiba (17% ของตลาด)
การกำหนดมาตรฐานของโปรเซสเซอร์หน่วยความจำแฟลช NAND ดำเนินการโดยกลุ่ม ONFI (คณะทำงานอินเทอร์เฟซแฟลช NAND) มาตรฐานนี้ถือเป็นข้อกำหนด ONFI 1.0 ซึ่งเผยแพร่เมื่อวันที่ 28 ธันวาคม พ.ศ. 2549 การกำหนดมาตรฐาน ONFI ในการผลิตโปรเซสเซอร์ NAND ได้รับการสนับสนุนโดยบริษัทต่างๆ เช่น Samsung, Toshiba, Intel, Hynix เป็นต้น
ลักษณะการจัดเก็บแฟลช
ปัจจุบันความจุของแฟลชไดรฟ์มีตั้งแต่กิโลไบต์ถึงหลายร้อยกิกะไบต์
ในปี พ.ศ. 2548 บริษัทสองแห่งคือ Toshiba และ SanDisk ได้เปิดตัวโปรเซสเซอร์ NAND ขนาด 1 GB โดยใช้เทคโนโลยีเซลล์หลายระดับ (ทรานซิสเตอร์สามารถจัดเก็บข้อมูลหลายบิตโดยใช้ประจุไฟฟ้าที่แตกต่างกันบนเกทลอยตัว)
ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2549 Samsung ได้เปิดตัวชิป 4 GB ที่ผลิตโดยใช้เทคโนโลยีการผลิต 40 นาโนเมตร
ในตอนท้ายของปี 2550 Samsung ได้ประกาศการสร้างชิป NAND ตัวแรกของโลกที่ใช้เทคโนโลยีเซลล์หลายระดับซึ่งสร้างขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีการประมวลผล 30 นาโนเมตรที่มีความจุ 8 GB
ในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2552 โตชิบาได้ประกาศว่ามีการจัดส่งชิป NAND ขนาด 64 GB ให้กับลูกค้าแล้ว และเริ่มการผลิตจำนวนมากในช่วงไตรมาสแรกของ พ.ศ. 2553
เมื่อวันที่ 16 มิถุนายน พ.ศ. 2553 โตชิบาได้เปิดตัวโปรเซสเซอร์ 128 GB ตัวแรกซึ่งประกอบด้วยโมดูล 8 GB สิบหกโมดูล
ในการเพิ่มจำนวนหน่วยความจำแฟลช อุปกรณ์มักจะใช้อาร์เรย์ที่ซับซ้อนซึ่งประกอบด้วยโปรเซสเซอร์หลายตัว
ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2554 Intel และ Micron ได้เปิดตัวชิปแฟลช MLC NAND ขนาด 8 GB ที่ผลิตโดยใช้เทคโนโลยีการผลิต 20 นาโนเมตร โปรเซสเซอร์ 20nm NAND ตัวแรกสุดมีพื้นที่ 118 มม. ซึ่งเล็กกว่าชิป 25nm 8GB ที่มีอยู่ในปัจจุบันถึง 35-40% การผลิตชิปนี้ต่อเนื่องจะเริ่มในปลายปี 2554
ประเภทและประเภทของการ์ดหน่วยความจำและแฟลชไดรฟ์
ซีเอฟ(เป็นภาษาอังกฤษ. คอมแพ็คแฟลช): หนึ่งในมาตรฐานประเภทหน่วยความจำที่เก่าแก่ที่สุด แฟลชการ์ด CF ตัวแรกผลิตโดย SanDisk Corporation ย้อนกลับไปในปี 1994 รูปแบบหน่วยความจำนี้เป็นเรื่องธรรมดามากในยุคของเรา ส่วนใหญ่มักใช้ในอุปกรณ์วิดีโอและภาพถ่ายระดับมืออาชีพเนื่องจากมีขนาดใหญ่ (43x36x3.3 มม.) สล็อต Compact Flash จึงยากต่อการติดตั้งในโทรศัพท์มือถือหรือเครื่องเล่น MP3 นอกจากนี้ไม่มีการ์ดใดที่สามารถอวดความเร็วปริมาณและความน่าเชื่อถือได้ ความจุสูงสุดของ Compact Flash อยู่ที่ 128 GB แล้ว และความเร็วในการคัดลอกข้อมูลเพิ่มขึ้นเป็น 120 MB/s
เอ็มเอ็มซี(เป็นภาษาอังกฤษ. การ์ดมัลติมีเดีย): การ์ดในรูปแบบ MMC มีขนาดเล็ก - 24x32x1.4 มม. พัฒนาร่วมกันโดย SanDisk และ Siemens MMC มีตัวควบคุมหน่วยความจำและสามารถใช้งานร่วมกับอุปกรณ์ได้หลากหลาย ในกรณีส่วนใหญ่ อุปกรณ์ที่มีช่องเสียบ SD รองรับการ์ด MMC
RS-MMC(เป็นภาษาอังกฤษ. การ์ดมัลติมีเดียขนาดลดลง): การ์ดหน่วยความจำที่มีความยาวเพียงครึ่งหนึ่งของการ์ด MMC มาตรฐาน ขนาดของมันคือ 24x18x1.4 มม. และน้ำหนักประมาณ 6 กรัม ลักษณะและพารามิเตอร์อื่น ๆ ทั้งหมดไม่แตกต่างจาก MMC เพื่อให้มั่นใจถึงความเข้ากันได้กับมาตรฐาน MMC เมื่อใช้การ์ด RS-MMC จำเป็นต้องมีอะแดปเตอร์
DV-RS-MMC(เป็นภาษาอังกฤษ. การ์ดมัลติมีเดียขนาดลดแรงดันไฟฟ้าคู่): การ์ดหน่วยความจำ DV-RS-MMC แบบไฟคู่ (1.8 และ 3.3 V) มีอัตราการกินไฟที่ต่ำกว่า ซึ่งจะทำให้โทรศัพท์มือถือของคุณทำงานได้นานขึ้นเล็กน้อย ขนาดการ์ดเท่ากับ RS-MMC, 24x18x1.4 มม.
เอ็มเอ็มซีไมโคร: การ์ดหน่วยความจำขนาดเล็กสำหรับอุปกรณ์พกพาขนาด 14x12x1.1 มม. เพื่อให้แน่ใจว่าเข้ากันได้กับสล็อต MMC มาตรฐาน ต้องใช้อะแดปเตอร์พิเศษ
การ์ดเอสดี(เป็นภาษาอังกฤษ. การ์ดดิจิทัลที่ปลอดภัย): รองรับโดย SanDisk, Panasonic และ Toshiba มาตรฐาน SD เป็นการพัฒนาเพิ่มเติมของมาตรฐาน MMC ในแง่ของขนาดและคุณลักษณะ การ์ด SD นั้นคล้ายกับ MMC มาก โดยมีความหนาเพียงเล็กน้อยเท่านั้น (32x24x2.1 มม.) ความแตกต่างที่สำคัญจาก MMC คือเทคโนโลยีการป้องกันลิขสิทธิ์: การ์ดมีการป้องกันการเข้ารหัสจากการคัดลอกโดยไม่ได้รับอนุญาต เพิ่มการปกป้องข้อมูลจากการลบหรือการทำลายโดยไม่ตั้งใจ และสวิตช์ป้องกันการเขียนแบบกลไก แม้ว่ามาตรฐานจะคล้ายคลึงกัน แต่การ์ด SD ก็ไม่สามารถใช้กับอุปกรณ์ที่มีช่อง MMC ได้
SDHC(เป็นภาษาอังกฤษ. SD ความจุสูง, SD ความจุสูง): การ์ด SD เก่า (SD 1.0, SD 1.1) และ SDHC ใหม่ (SD 2.0) และเครื่องอ่านมีข้อจำกัดด้านความจุสูงสุดที่แตกต่างกัน คือ 4 GB สำหรับ SD และ 32 GB สำหรับ SDHC เครื่องอ่าน SDHC สามารถใช้งานร่วมกับ SD รุ่นเก่าได้ ซึ่งหมายความว่าการ์ด SD จะสามารถอ่านได้โดยไม่มีปัญหาในเครื่องอ่าน SDHC แต่การ์ด SDHC จะไม่ถูกอ่านเลยในอุปกรณ์ SD ทั้งสองตัวเลือกสามารถนำเสนอในรูปแบบขนาดทางกายภาพใดก็ได้จากสามขนาด (มาตรฐาน มินิ และไมโคร)
มินิเอสดี(เป็นภาษาอังกฤษ. การ์ดดิจิตอลรักษาความปลอดภัยขนาดเล็ก): แตกต่างจากการ์ด Secure Digital มาตรฐานในขนาดที่เล็กกว่า: 21.5x20x1.4 มม. เพื่อให้แน่ใจว่าการ์ดใช้งานได้ในอุปกรณ์ที่มีช่องเสียบ SD ปกติ จึงต้องใช้อะแดปเตอร์
ไมโคร SD(เป็นภาษาอังกฤษ. ไมโครการ์ดดิจิทัลที่ปลอดภัย): ในปี 2554 เป็นอุปกรณ์หน่วยความจำแฟลชแบบถอดได้ที่มีขนาดกะทัดรัดที่สุด (11x15x1 มม.) ส่วนใหญ่จะใช้ในโทรศัพท์มือถือ อุปกรณ์สื่อสาร ฯลฯ เนื่องจากความกะทัดรัดจึงสามารถขยายหน่วยความจำของอุปกรณ์ได้อย่างมากโดยไม่ต้องเพิ่มขนาดของมัน สวิตช์ป้องกันการเขียนอยู่บนอะแดปเตอร์ microSD-SD ความจุสูงสุดของการ์ด microSDHC ที่ SanDisk เปิดตัวในปี 2010 คือ 32 GB
เมมโมรี่สติ๊กดูโอ: มาตรฐานหน่วยความจำนี้ได้รับการพัฒนาและสนับสนุนโดย Sony เคสค่อนข้างทนทาน ในขณะนี้นี่คือความทรงจำที่แพงที่สุดในบรรดาทั้งหมดที่นำเสนอ Memory Stick Duo ได้รับการพัฒนาบนพื้นฐานของมาตรฐาน Memory Stick ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายจาก Sony รุ่นเดียวกันและโดดเด่นด้วยขนาดที่เล็ก (20x31x1.6 มม.)
เมมโมรี่สติ๊กไมโคร (M2): รูปแบบนี้เป็นคู่แข่งของรูปแบบ microSD (ในแง่ของขนาด) ในขณะที่ยังคงข้อดีของการ์ดหน่วยความจำของ Sony ไว้
xD-การ์ดรูปภาพ: การ์ดนี้ใช้ในกล้องดิจิตอลของ Olympus, Fujifilm และอื่นๆ
หน่วยความจำแฟลชคืออะไร?
หน่วยความจำแฟลช/ไดรฟ์ USB หรือหน่วยความจำแฟลชเป็นอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลขนาดจิ๋วที่ใช้เป็นสื่อกลางในการจัดเก็บข้อมูลเพิ่มเติม อุปกรณ์เชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์อ่านอื่น ๆ ผ่านทางอินเทอร์เฟซ USB
แฟลชไดรฟ์ USB ได้รับการออกแบบมาให้อ่านซ้ำๆ ได้ตลอดอายุการใช้งานที่กำหนด ซึ่งโดยทั่วไปจะมีอายุการใช้งานตั้งแต่ 10 ถึง 100 ปี คุณสามารถเขียนลงในหน่วยความจำแฟลชได้ในจำนวนจำกัด (ประมาณหนึ่งล้านรอบ)
หน่วยความจำแฟลชถือว่ามีความน่าเชื่อถือและมีขนาดกะทัดรัดมากกว่าเมื่อเทียบกับฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์ (HDD) เนื่องจากไม่มีชิ้นส่วนกลไกที่เคลื่อนไหว อุปกรณ์นี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตอุปกรณ์พกพาดิจิทัล: กล้องถ่ายภาพและวิดีโอ, เครื่องบันทึกเสียงและเครื่องเล่น MP3, PDA และโทรศัพท์มือถือ นอกจากนี้ Flash Memory ยังใช้เพื่อจัดเก็บเฟิร์มแวร์ในอุปกรณ์ต่างๆ เช่น โมเด็ม, PBX, เครื่องสแกน, เครื่องพิมพ์ หรือเราเตอร์ บางทีข้อเสียเปรียบเพียงอย่างเดียวของไดรฟ์ USB สมัยใหม่ก็คือปริมาณที่ค่อนข้างเล็ก
ประวัติความเป็นมาของหน่วยความจำแฟลช
หน่วยความจำแฟลชตัวแรกปรากฏในปี 1984 มันถูกคิดค้นโดยวิศวกรของโตชิบา Fujio Masuoka ซึ่งเพื่อนร่วมงาน Shoji Ariizumi เปรียบเทียบหลักการทำงานของอุปกรณ์นี้กับแฟลชภาพถ่ายและเรียกมันว่า "แฟลช" เป็นครั้งแรก การนำเสนอต่อสาธารณะเกี่ยวกับ Flash Memory เกิดขึ้นในปี 1984 ในงานสัมมนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์นานาชาติที่จัดขึ้นที่ซานฟรานซิสโก รัฐแคลิฟอร์เนีย ซึ่ง Intel เริ่มสนใจสิ่งประดิษฐ์นี้ สี่ปีต่อมา ผู้เชี่ยวชาญได้เปิดตัวโปรเซสเซอร์แฟลชเชิงพาณิชย์ตัวแรก ผู้ผลิตแฟลชไดรฟ์รายใหญ่ที่สุด ณ สิ้นปี 2553 ได้แก่ Samsung ซึ่งครอง 32% ของตลาดนี้และ Toshiba - 17%
แฟลชไดรฟ์ USB ทำงานอย่างไร
ข้อมูลทั้งหมดที่เขียนลงในแฟลชไดรฟ์และจัดเก็บไว้ในอาร์เรย์ซึ่งประกอบด้วยทรานซิสเตอร์เกตแบบลอยตัวที่เรียกว่าเซลล์ ในอุปกรณ์เซลล์ระดับเดียวทั่วไป แต่ละเซลล์จะ "จดจำ" ข้อมูลเพียงบิตเดียวเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ชิปใหม่บางตัวที่มีเซลล์หลายระดับ (เซลล์หลายระดับหรือเซลล์สามระดับ) สามารถจัดเก็บข้อมูลจำนวนมากขึ้นได้ ในกรณีนี้ ต้องใช้ประจุไฟฟ้าที่แตกต่างกันกับประตูลอยของทรานซิสเตอร์
คุณสมบัติที่สำคัญของไดรฟ์ USB
ความจุของแฟลชไดรฟ์ที่มีอยู่ในปัจจุบันมีตั้งแต่หลายกิโลไบต์ไปจนถึงหลายร้อยกิกะไบต์
ในปี 2548 ผู้เชี่ยวชาญจากโตชิบาและแซนดิสก์ได้นำเสนอโปรเซสเซอร์ NAND ซึ่งมีปริมาณรวม 1 GB เมื่อสร้างอุปกรณ์นี้ พวกเขาใช้เทคโนโลยีเซลล์หลายระดับ โดยที่ทรานซิสเตอร์สามารถจัดเก็บข้อมูลหลายบิตโดยใช้ประจุไฟฟ้าที่แตกต่างกันบนประตูลอย
ในเดือนกันยายนของปีถัดมา Samsung นำเสนอชิปขนาด 4 กิกะไบต์ต่อสาธารณะซึ่งพัฒนาบนพื้นฐานของกระบวนการทางเทคโนโลยี 40 นาโนเมตรและในปลายปี 2552 นักเทคโนโลยีของโตชิบาได้ประกาศการสร้างแฟลชไดรฟ์ขนาด 64 GB ซึ่งก็คือ เปิดตัวสู่การผลิตจำนวนมากในต้นปีหน้า
ในฤดูร้อนปี 2010 มีการนำเสนอไดรฟ์ USB ขนาด 128 GB ตัวแรกในประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติซึ่งประกอบด้วยโมดูล 8 GB สิบหกโมดูล
ในเดือนเมษายน 2554 Intel และ Micron ได้ประกาศการสร้างชิปแฟลช MLC NAND ขนาด 8 GB ที่มีพื้นที่ 118 มม. ซึ่งเกือบครึ่งหนึ่งของอุปกรณ์ที่คล้ายกัน ซึ่งการผลิตจำนวนมากเริ่มเมื่อปลายปี 2554
ประเภทของการ์ดหน่วยความจำและแฟลชไดรฟ์
ส่วนใหญ่จะใช้ในอุปกรณ์วิดีโอและภาพถ่ายระดับมืออาชีพเนื่องจากมีขนาดค่อนข้างใหญ่ (43x36x3.3 มม.) ซึ่งทำให้การติดตั้งสล็อต Compact Flash ในโทรศัพท์มือถือหรือเครื่องเล่น MP3 ค่อนข้างเป็นปัญหา ในขณะเดียวกันการ์ดก็ถือว่าไม่น่าเชื่อถือมากและยังไม่มีความเร็วในการประมวลผลข้อมูลสูงอีกด้วย ความจุสูงสุดที่อนุญาตของ Compact Flash ปัจจุบันอยู่ที่ 128 GB และความเร็วในการคัดลอกข้อมูลเพิ่มขึ้นเป็น 120 MB/s
RS-MMC/การ์ดมัลติมีเดียขนาดลดลง- การ์ดหน่วยความจำที่มีความยาวครึ่งหนึ่งของการ์ด MMC มาตรฐาน - 24x18x1.4 มม. และมีน้ำหนักประมาณ 6 กรัม ในขณะเดียวกัน คุณสมบัติและพารามิเตอร์อื่นๆ ทั้งหมดของการ์ด MMC ปกติจะยังคงอยู่ หากต้องการใช้การ์ด RS-MMC คุณต้องใช้อะแดปเตอร์
เอ็มเอ็มซีไมโคร- การ์ดหน่วยความจำขนาดเล็กที่มีขนาดเพียง 14x12x1.1 มม. และออกแบบมาสำหรับอุปกรณ์พกพา หากต้องการใช้งานคุณต้องใช้ช่อง MMC มาตรฐานและอะแดปเตอร์พิเศษ
แม้ว่าพารามิเตอร์และขนาด 32x24x2.1 มม. จะคล้ายกับการ์ด MMC มาก แต่การ์ดนี้ไม่สามารถใช้กับสล็อต MMC มาตรฐานได้
SDHC/SD ความจุสูงเป็นการ์ดหน่วยความจำ SD ความจุสูง ซึ่งผู้ใช้ยุคใหม่รู้จักในชื่อ SD 1.0, SD 1.1 และ SD 2.0 (SDHC) อุปกรณ์เหล่านี้มีจำนวนข้อมูลสูงสุดที่สามารถจัดเก็บได้แตกต่างกัน ดังนั้นจึงมีข้อจำกัดด้านความจุในรูปแบบ 4 GB สำหรับ SD และ 32 GB สำหรับ SDHC อย่างไรก็ตาม การ์ด SDHC สามารถใช้งานร่วมกับ SD รุ่นเก่าได้ ตัวเลือกทั้งสองมีรูปแบบขนาดจริงสามขนาด: มาตรฐาน มินิ และไมโคร
การ์ดดิจิตอล microSD/Micro Secure- นี่คืออุปกรณ์หน่วยความจำแฟลชแบบถอดได้ขนาดกะทัดรัดที่สุดในปี 2554 โดยมีขนาด 11x15x1 มม. ซึ่งช่วยให้สามารถใช้กับโทรศัพท์มือถือ เครื่องสื่อสาร ฯลฯ สวิตช์ป้องกันการเขียนอยู่บนอะแดปเตอร์ microSD-SD และสูงสุด ความจุการ์ดที่เป็นไปได้คือ 32 GB
เมมโมรี่สติ๊กไมโคร/M2- การ์ดหน่วยความจำที่มีรูปแบบแข่งขันกับ microSD แต่ข้อดียังคงอยู่กับอุปกรณ์ Sony
ไม่ต้องสงสัยเลยว่าในโลกสมัยใหม่หนึ่งในสินค้าที่เกี่ยวข้องมากที่สุดก็คือข้อมูล และเช่นเดียวกับผลิตภัณฑ์อื่นๆ จะต้องถูกจัดเก็บและถ่ายโอน อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลแบบพกพาถูกสร้างขึ้นเพื่อจุดประสงค์นี้ ในอดีตที่ผ่านมา ฟล็อปปี้ดิสก์และซีดีมีบทบาทนี้ซึ่งสามารถจัดเก็บข้อมูลจำนวนเล็กน้อยในขนาดใหญ่ได้ ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ สื่อจัดเก็บข้อมูลจึงค่อยๆ ลดขนาดลง แต่ปริมาณข้อมูลที่จัดเก็บไว้ในนั้นเพิ่มขึ้นหลายเท่า สิ่งนี้นำไปสู่การเกิดขึ้นของอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลแบบพกพาใหม่ - แฟลชไดรฟ์ USB
หน่วยความจำแฟลช- หน่วยความจำเซมิคอนดักเตอร์แบบเขียนซ้ำได้ชนิดพิเศษแบบไม่ลบเลือน
มาดูกันดีกว่า: ไม่ระเหย - ซึ่งไม่ต้องการพลังงานเพิ่มเติมในการจัดเก็บข้อมูล (ต้องใช้พลังงานสำหรับการบันทึกเท่านั้น) เขียนใหม่ได้ - อนุญาตให้ข้อมูลที่เก็บไว้ในนั้นเปลี่ยนแปลง (เขียนใหม่) และเซมิคอนดักเตอร์ (โซลิดสเตต) นั่นคือไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวด้วยกลไก (เช่นฮาร์ดไดรฟ์หรือซีดีทั่วไป) ) ที่สร้างขึ้นบนพื้นฐานของวงจรรวม (IC-Chip)
ต่อหน้าต่อตาเราอย่างแท้จริง หน่วยความจำแฟลชได้เปลี่ยนจากวิธีการจัดเก็บข้อมูลที่แปลกใหม่และมีราคาแพงมาสู่สื่อจัดเก็บข้อมูลที่ได้รับความนิยมมากที่สุดแห่งหนึ่ง หน่วยความจำโซลิดสเตตประเภทนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องเล่นแบบพกพาและพ็อกเก็ตคอมพิวเตอร์ ในกล้องและแฟลชไดรฟ์ขนาดเล็ก ตัวอย่างการผลิตชุดแรกทำงานที่ความเร็วต่ำ แต่ในปัจจุบัน ความเร็วในการอ่านและเขียนข้อมูลไปยังหน่วยความจำแฟลชทำให้คุณสามารถรับชมภาพยนตร์ขนาดเต็มที่จัดเก็บไว้ในชิปขนาดเล็กหรือใช้ระบบปฏิบัติการ Windows XP-class "หนัก"
เนื่องจากใช้พลังงานต่ำ ขนาดกะทัดรัด ความทนทาน และประสิทธิภาพค่อนข้างสูง หน่วยความจำแฟลชจึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับใช้เป็นที่เก็บข้อมูลในอุปกรณ์พกพา เช่น กล้องถ่ายภาพและวิดีโอดิจิทัล โทรศัพท์มือถือ คอมพิวเตอร์แล็ปท็อป เครื่องเล่น MP3 เครื่องบันทึกเสียงดิจิทัล และอื่นๆ .
เรื่องราว
เริ่มแรก ฮาร์ดไดรฟ์โซลิดสเตตได้รับการพัฒนาสำหรับเซิร์ฟเวอร์ความเร็วสูง และใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางการทหาร แต่ตามปกติแล้ว เมื่อเวลาผ่านไป ฮาร์ดไดรฟ์เหล่านี้ก็เริ่มนำไปใช้กับคอมพิวเตอร์และเซิร์ฟเวอร์พลเรือน
อุปกรณ์สองประเภทเกิดขึ้น: ในกรณีหนึ่ง พวกเขาเสียสละวงจรลบเพื่อให้ได้หน่วยความจำความหนาแน่นสูงและในอีกกรณีหนึ่ง พวกเขาสร้างอุปกรณ์ที่ทำงานได้อย่างสมบูรณ์โดยมีความจุน้อยกว่ามาก
ดังนั้นความพยายามของวิศวกรจึงมุ่งเป้าไปที่การแก้ปัญหาความหนาแน่นของวงจรการลบ พวกเขาประสบความสำเร็จจากการประดิษฐ์ของวิศวกรโตชิบา ฟูจิโอะ มาซูโอกะ ในปี 1984 ฟูจิโอะนำเสนอการพัฒนาของเขาที่การประชุมอุปกรณ์อิเล็กตรอนนานาชาติที่ซานฟรานซิสโก รัฐแคลิฟอร์เนีย Intel สนใจสิ่งประดิษฐ์นี้ และสี่ปีต่อมาในปี 1988 ก็ได้เปิดตัวโปรเซสเซอร์แฟลชประเภท NOR เชิงพาณิชย์ตัวแรก สถาปัตยกรรมหน่วยความจำแฟลช NAND ได้รับการประกาศในอีกหนึ่งปีต่อมาโดยโตชิบาในปี 1989 ที่การประชุม International Solid-State Circuits Conference ชิป NAND มีความเร็วในการเขียนที่เร็วกว่าและพื้นที่วงจรเล็กลง
บางครั้งมีการโต้แย้งว่าชื่อ Flash ที่เกี่ยวข้องกับประเภทของหน่วยความจำแปลว่า "แฟลช" จริงๆแล้วสิ่งนี้ไม่เป็นความจริง รูปลักษณ์หนึ่งระบุว่าเป็นครั้งแรกในปี 1989-90 ที่โตชิบาใช้คำว่า Flash ในบริบทของ "รวดเร็วทันใจ" เมื่ออธิบายถึงชิปตัวใหม่ โดยทั่วไป Intel ถือเป็นนักประดิษฐ์โดยเปิดตัวหน่วยความจำแฟลชที่มีสถาปัตยกรรม NOR ในปี 1988
ข้อดีของแฟลชการ์ด USB เหนือไดรฟ์อื่นนั้นชัดเจน:
ขนาดเล็ก
น้ำหนักเบามาก
การทำงานที่เงียบ
ความเป็นไปได้ของการเขียนใหม่
ต้านทานความเครียดทางกลได้ดี ไม่เหมือนซีดีและฟล็อปปี้ดิสก์ (สูงกว่าค่าสูงสุดที่อนุญาตสำหรับฮาร์ดไดรฟ์ทั่วไป 5-10 เท่า)
ทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่รุนแรง
ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวซึ่งช่วยลดการใช้พลังงานให้เหลือน้อยที่สุด
ไม่มีปัญหาการเชื่อมต่อ - เอาต์พุต USB มีอยู่ในคอมพิวเตอร์เกือบทุกเครื่อง
หน่วยความจำจำนวนมาก
บันทึกข้อมูลลงในเซลล์หน่วยความจำ
ระยะเวลาการจัดเก็บข้อมูลนานถึง 100 ปี
หน่วยความจำแฟลชใช้พลังงานน้อยลงอย่างมาก (ประมาณ 10-20 เท่าหรือมากกว่า) ในระหว่างการทำงาน
ควรสังเกตว่าในการทำงานกับแฟลชไดรฟ์ USB คุณไม่จำเป็นต้องมีโปรแกรมอะแดปเตอร์ ฯลฯ ของบุคคลที่สาม อุปกรณ์ได้รับการยอมรับโดยอัตโนมัติ
หากคุณเขียนลงแฟลชไดรฟ์ 10 ครั้งต่อวัน จะมีอายุการใช้งานประมาณ 30 ปี
หลักการทำงาน
หลักการทำงานของเทคโนโลยีหน่วยความจำแฟลชเซมิคอนดักเตอร์นั้นขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงและบันทึกประจุไฟฟ้าในพื้นที่แยก (กระเป๋า) ของโครงสร้างเซมิคอนดักเตอร์
การเปลี่ยนแปลงประจุ ("เขียน" และ "ลบ") ทำได้สำเร็จโดยการใช้ศักยภาพสูงระหว่างเกตและแหล่งกำเนิด เพื่อให้ความแรงของสนามไฟฟ้าในไดอิเล็กตริกบาง ๆ ระหว่างช่องทรานซิสเตอร์และช่องเพียงพอที่จะทำให้เกิดผลกระทบจากการขุดอุโมงค์ เพื่อเพิ่มผลกระทบของอุโมงค์อิเล็กตรอนเข้าไปในกระเปาะระหว่างการเขียน การเร่งความเร็วเล็กน้อยของอิเล็กตรอนจะถูกใช้โดยการส่งกระแสผ่านช่องทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนาม
การแสดงแผนผังของทรานซิสเตอร์เกทแบบลอยตัว
ระหว่างประตูควบคุมและช่องทางที่กระแสไหลจากแหล่งกำเนิดไปยังท่อระบายน้ำ เราวางประตูลอยเดียวกันนี้ ล้อมรอบด้วยชั้นอิเล็กทริกบาง ๆ เป็นผลให้เมื่อกระแสไหลผ่านทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนาม "ดัดแปลง" อิเล็กตรอนพลังงานสูงบางตัวจะอุโมงค์ผ่านอิเล็กทริกและจบลงภายในประตูลอย เป็นที่แน่ชัดว่าในขณะที่อิเล็กตรอนกำลังเจาะอุโมงค์และเดินเตร่อยู่ภายในประตูนี้ พวกมันสูญเสียพลังงานบางส่วนและแทบจะไม่สามารถกลับคืนมาได้ อุปกรณ์ SLC และ MLC 
มีอุปกรณ์ที่เซลล์ระดับประถมศึกษาเก็บข้อมูลหนึ่งบิตและอีกหลายอย่าง ในเซลล์บิตเดียว จะมีประจุเพียงสองระดับบนเกทลอยตัว เซลล์ดังกล่าวเรียกว่าเซลล์ระดับเดียว เซลล์ระดับเดียว สแอลซี- ในเซลล์แบบหลายบิต ระดับประจุจะแตกต่างกันมากขึ้น ซึ่งเรียกว่าหลายระดับ เซลล์หลายระดับ มจล- อุปกรณ์ MLC มีราคาถูกกว่าและมีพื้นที่มากกว่าอุปกรณ์ SLC แต่เวลาในการเข้าถึงและจำนวนการเขียนซ้ำนั้นแย่กว่า
หน่วยความจำเสียง
การพัฒนาตามธรรมชาติของแนวคิดของเซลล์ MLC คือแนวคิดในการบันทึกสัญญาณอะนาล็อกลงในเซลล์ ชิปแฟลชแบบอะนาล็อกดังกล่าวใช้กันอย่างแพร่หลายในการสร้างเสียง ไมโครวงจรดังกล่าวใช้กันอย่างแพร่หลายในของเล่น การ์ดเสียง ฯลฯ ทุกชนิด
หรือหน่วยความจำแฟลช
ออกแบบ ก็ไม่เช่นกันใช้เมทริกซ์ตัวนำสองมิติแบบคลาสสิก ("แถว" และ "คอลัมน์") ซึ่งติดตั้งเซลล์หนึ่งไว้ที่จุดตัด ในกรณีนี้ตัวนำของแถวเชื่อมต่อกับท่อระบายน้ำของทรานซิสเตอร์และตัวนำของคอลัมน์เชื่อมต่อกับประตูที่สอง แหล่งที่มาเชื่อมต่อกับวัสดุพิมพ์ทั่วไปสำหรับทุกคน ด้วยการออกแบบนี้ ทำให้ง่ายต่อการอ่านสถานะของทรานซิสเตอร์ตัวใดตัวหนึ่งโดยการใช้แรงดันไฟฟ้าบวกกับหนึ่งคอลัมน์และหนึ่งแถว
หน่วยความจำแฟลชประเภทนี้ใช้อัลกอริธึม NOR เนื่องจากในทรานซิสเตอร์แบบโฟลตติ้งเกตต่ำเกินไป แรงดันเกตจะหมายถึงค่าหนึ่ง ทรานซิสเตอร์ประเภทนี้ประกอบด้วยสองประตู: แบบลอยและแบบควบคุม ประตูแรกเป็นฉนวนอย่างสมบูรณ์และสามารถกักเก็บอิเล็กตรอนได้นานถึงสิบปี เซลล์ยังประกอบด้วยท่อระบายน้ำและแหล่งกำเนิด เมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกจ่ายไปที่ประตูควบคุม สนามไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้น และสิ่งที่เรียกว่าเอฟเฟกต์การขุดอุโมงค์จะเกิดขึ้น อิเล็กตรอนส่วนใหญ่ถูกถ่ายโอน (อุโมงค์) ผ่านชั้นฉนวนและเข้าสู่ประตูลอย ประจุบนประตูลอยของทรานซิสเตอร์จะเปลี่ยน "ความกว้าง" ของแหล่งระบายและความนำไฟฟ้าของช่องสัญญาณซึ่งใช้สำหรับการอ่าน เซลล์การเขียนและการอ่านมีความแตกต่างกันมากในเรื่องการใช้พลังงาน ตัวอย่างเช่น แฟลชไดรฟ์ใช้กระแสไฟในการเขียนมากกว่าเมื่ออ่าน (ใช้พลังงานน้อยมาก) ในการลบ (ลบ) ข้อมูล จะมีการจ่ายแรงดันไฟฟ้าลบที่สูงเพียงพอให้กับประตูควบคุม ซึ่งจะทำให้เกิดผลตรงกันข้าม (อิเล็กตรอนจากประตูลอยตัวจะถูกถ่ายโอนไปยังแหล่งกำเนิดโดยใช้เอฟเฟกต์อุโมงค์) ในสถาปัตยกรรม NOR จำเป็นต้องเชื่อมต่อหน้าสัมผัสกับทรานซิสเตอร์แต่ละตัว ซึ่งจะเพิ่มขนาดของโปรเซสเซอร์อย่างมาก ปัญหานี้แก้ไขได้โดยใช้สถาปัตยกรรม NAND ใหม่
ในบทความนี้เราจะพูดถึงพื้นฐานของการสร้างและหลักการที่อุปกรณ์หน่วยความจำแฟลชใช้งานได้ (อย่าสับสนกับแฟลชไดรฟ์ USB และการ์ดหน่วยความจำ) นอกจากนี้คุณจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับข้อดีและข้อเสียของมันเหนือ ROM ประเภทอื่น (อุปกรณ์หน่วยความจำแบบอ่านอย่างเดียว) และทำความคุ้นเคยกับช่วงของไดรฟ์ทั่วไปที่มีหน่วยความจำแฟลช
ข้อได้เปรียบหลักของอุปกรณ์นี้คือไม่ลบเลือนและไม่ต้องใช้ไฟฟ้าในการจัดเก็บข้อมูล ข้อมูลทั้งหมดที่จัดเก็บไว้ในหน่วยความจำแฟลชสามารถอ่านได้ไม่จำกัดครั้ง แต่จำนวนรอบการเขียนเสร็จสมบูรณ์นั้นมีจำนวนจำกัด
หน่วยความจำแฟลชหมายถึงเซมิคอนดักเตอร์ของหน่วยความจำที่สามารถตั้งโปรแกรมใหม่ได้ด้วยไฟฟ้า (EEPROM) ด้วยโซลูชันทางเทคนิค ต้นทุนต่ำ ปริมาณมาก การใช้พลังงานต่ำ ความเร็วสูง ความกะทัดรัดและความแข็งแกร่งทางกล หน่วยความจำแฟลชจึงถูกรวมไว้ในอุปกรณ์พกพาดิจิทัลและสื่อบันทึกข้อมูล
หน่วยความจำแฟลชมีทั้งข้อดีและข้อเสียเหนือไดรฟ์ประเภท ROM อื่นๆ (ฮาร์ดไดรฟ์และออปติคัลไดรฟ์) ซึ่งคุณสามารถดูได้ในตารางด้านล่าง
| ประเภทรอม | ข้อดี | ข้อบกพร่อง |
| ฮาร์ดดิส | ข้อมูลที่เก็บไว้จำนวนมาก ความเร็วสูง. พื้นที่เก็บข้อมูลราคาถูก (ต่อ 1 MB) | ขนาดใหญ่ ความไวต่อการสั่นสะเทือน การกระจายความร้อน |
| แผ่นดิสก์แสง | สะดวกในการขนส่ง การจัดเก็บข้อมูลราคาถูก ความเป็นไปได้ของการจำลองแบบ | ปริมาณขนาดเล็ก คุณต้องมีผู้อ่าน ข้อ จำกัด ในการดำเนินการ (การอ่านการเขียน) ความเร็วในการทำงานต่ำ ความไวต่อการสั่นสะเทือน |
| หน่วยความจำแฟลช | การเข้าถึงข้อมูลความเร็วสูง การใช้พลังงานอย่างประหยัด ความต้านทานการสั่นสะเทือน ความง่ายในการเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ ขนาดกะทัดรัด | รอบการเขียนมีจำนวนจำกัด |
ทุกวันนี้ไม่มีใครสงสัยเลยว่าหน่วยความจำแฟลชจะยังคงเสริมความแข็งแกร่งให้กับตำแหน่งในด้านเทคโนโลยีสารสนเทศต่อไปโดยเฉพาะในกลุ่มอุปกรณ์พกพา (พีดีเอ, แท็บเล็ต, สมาร์ทโฟน, เครื่องเล่น) การ์ดหน่วยความจำแบบถอดเปลี่ยนได้สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ (SD, MMC, miniSD...) ที่ได้รับความนิยมและนิยมใช้มากที่สุดนั้นใช้หน่วยความจำแฟลช
การ์ดหน่วยความจำ เช่น ไดรฟ์ USB ไม่ได้โดดเด่น แต่ดึงดูดความสนใจของผู้มีโอกาสเป็นผู้ซื้อด้วยความหลากหลาย จากอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลที่มีอยู่มากมายผู้ผลิตเท่านั้นที่จะได้รับประโยชน์ในขณะที่ผู้บริโภคประสบกับความไม่สะดวกมากมาย ท้ายที่สุดแล้ว เราทุกคนต่างคุ้นเคยกับสถานการณ์เช่นนี้เมื่อโทรศัพท์ต้องการการ์ดหนึ่งใบ PDA อีกใบหนึ่ง และกล้องอีกหนึ่งใบ ไดรฟ์หลายประเภทนี้เป็นประโยชน์ต่อผู้ผลิตเนื่องจากได้รับประโยชน์อย่างมากจากการขายแบบพิเศษในวงกว้าง ต่อไปนี้คือรายการเล็กๆ น้อยๆ ของไดรฟ์หน่วยความจำแฟลชทั่วไป:
- คอมแพคแฟลช Type I (CF I)/Type II (CF II);
- เมมโมรี่สติ๊ก (MS Pro, MS Duo);
- การรักษาความปลอดภัยดิจิทัล (SD);
- มินิเอสดี;
- xD-การ์ดรูปภาพ (xD);
- การ์ดมัลติมีเดีย (MMC)
- ยูเอสบี แฟลชไดรฟ์
ในสิ่งพิมพ์ฉบับหนึ่ง ฉันเขียนเกี่ยวกับวิธีเลือกการ์ดในรูปแบบ SD (microSD, miniSD)
หลักการทำงานของหน่วยความจำแฟลช
เซลล์จัดเก็บข้อมูลพื้นฐานของหน่วยความจำแฟลชคือทรานซิสเตอร์เกตแบบลอยตัว ลักษณะเฉพาะของทรานซิสเตอร์คือสามารถเก็บอิเล็กตรอน (ประจุ) ได้ บนพื้นฐานนี้จึงมีการพัฒนาหน่วยความจำแฟลชประเภทหลัก นาโนและ ก็ไม่เช่นกัน- ไม่มีการแข่งขันระหว่างกันเพราะแต่ละประเภทมีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง อย่างไรก็ตาม เวอร์ชันไฮบริดนั้นถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของมัน เช่น ดินอร์และ สุดยอดและ.
ในหน่วยความจำแฟลช ผู้ผลิตใช้เซลล์หน่วยความจำสองประเภท: MLC และ SLC
- หน่วยความจำแฟลชที่มีเซลล์ MLC (เซลล์หลายระดับ - เซลล์หน่วยความจำหลายระดับ) มีขนาดความจุมากกว่าและราคาถูกกว่า แต่มีเวลาเข้าถึงนานกว่าและมีรอบการเขียน/ลบน้อยกว่า (ประมาณ 10,000)
- หน่วยความจำแฟลชซึ่งประกอบด้วยเซลล์ SLC (เซลล์ระดับเดียว) มีจำนวนรอบการเขียน/ลบสูงสุด (100,000) และมีเวลาเข้าถึงสั้นกว่า
การกลับประจุ (เขียน/ลบ) ทำได้สำเร็จโดยการใช้ศักย์ไฟฟ้าสูงระหว่างเกตและแหล่งกำเนิด เพื่อให้ความแรงของสนามไฟฟ้าในไดอิเล็กตริกบาง ๆ ระหว่างช่องทรานซิสเตอร์และช่องเพียงพอที่จะสร้างเอฟเฟกต์การขุดอุโมงค์ เพื่อเพิ่มผลกระทบของอุโมงค์อิเล็กตรอนเข้าไปในกระเปาะระหว่างการเขียน การเร่งความเร็วเล็กน้อยของอิเล็กตรอนจะถูกใช้โดยการส่งกระแสผ่านช่องทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนาม
หลักการทำงานของหน่วยความจำแฟลชขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงและการบันทึกประจุไฟฟ้าในพื้นที่แยก (“พ็อกเก็ต”) ของโครงสร้างเซมิคอนดักเตอร์
การอ่านค่าทำได้โดยทรานซิสเตอร์แบบสนามแม่เหล็ก ซึ่งกระเป๋าจะทำหน้าที่เป็นประตู ศักย์เกตลอยตัวจะเปลี่ยนคุณลักษณะเกณฑ์ของทรานซิสเตอร์ ซึ่งถูกบันทึกโดยวงจรอ่าน การออกแบบนี้มาพร้อมกับองค์ประกอบที่ช่วยให้สามารถทำงานได้ในเซลล์เดียวกันจำนวนมาก
ทีนี้เรามาดูเซลล์หน่วยความจำที่มีทรานซิสเตอร์หนึ่งและสองตัวกันดีกว่า...
เซลล์หน่วยความจำที่มีทรานซิสเตอร์ตัวเดียว
หากใช้แรงดันไฟฟ้าบวกกับประตูควบคุม (กำลังเตรียมใช้งานเซลล์หน่วยความจำ) ประตูนั้นจะอยู่ในสถานะเปิด ซึ่งจะสอดคล้องกับศูนย์ตรรกะ
และถ้าเปิด ชัตเตอร์ลอยวางประจุลบส่วนเกิน (อิเล็กตรอน) แล้วจ่ายแรงดันบวกไปที่ ประตูควบคุมจากนั้นจะชดเชยสนามไฟฟ้าที่สร้างขึ้นโดยประตูควบคุมและจะไม่อนุญาตให้ช่องนำไฟฟ้าเกิดขึ้น ซึ่งหมายความว่าทรานซิสเตอร์จะอยู่ในสถานะปิด
ดังนั้นการมีหรือไม่มีประจุบนประตูลอยจะเป็นตัวกำหนดสถานะเปิดหรือปิดของทรานซิสเตอร์ได้อย่างแม่นยำ เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าบวกเดียวกันกับประตูควบคุม หากเราพิจารณาการใช้แรงดันไฟฟ้ากับประตูควบคุมเพื่อเตรียมใช้งานเซลล์หน่วยความจำ จากนั้นเมื่อพิจารณาจากแรงดันไฟฟ้าระหว่างแหล่งกำเนิดและท่อระบายน้ำ เราสามารถตัดสินว่ามีหรือไม่มีประจุบนประตูลอย
ด้วยวิธีนี้จะได้เซลล์หน่วยความจำระดับประถมศึกษาชนิดหนึ่งซึ่งสามารถจัดเก็บข้อมูลได้หนึ่งบิต นอกจากนี้สิ่งสำคัญคือต้องสามารถประจุบนประตูลอย (ถ้ามี) อยู่ที่นั่นเป็นเวลานานทั้งในระหว่างการเริ่มต้นเซลล์หน่วยความจำและในกรณีที่ไม่มีแรงดันไฟฟ้าบนประตูควบคุม เฉพาะในกรณีนี้เซลล์หน่วยความจำจะไม่ลบเลือน
แล้วถ้าจำเป็น ให้ชาร์จประจุบนประตูลอย (เขียนเนื้อหาของเซลล์หน่วยความจำ) และนำออกจากที่นั่น (ลบเนื้อหาของเซลล์หน่วยความจำ) เมื่อจำเป็น
สามารถวางประจุไว้ที่ประตูลอย (กระบวนการบันทึก) โดยใช้วิธีการฉีดอิเล็กตรอนร้อน (CHE-Channel Hot Electrons) หรือวิธีอุโมงค์ Fowler-Nordheim
หากใช้วิธีการฉีดอิเล็กตรอนร้อน จะมีการจ่ายไฟฟ้าแรงสูงไปที่ท่อระบายน้ำและประตูควบคุม ซึ่งจะทำให้อิเล็กตรอนในช่องพลังงานเพียงพอที่จะเอาชนะสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นซึ่งสร้างโดยชั้นอิเล็กทริกบาง ๆ และถูกควบคุมทิศทาง (อุโมงค์) เข้าสู่บริเวณประตูลอย (ในระหว่างการอ่านบนประตูควบคุมจะได้รับแรงดันไฟฟ้าน้อยลงและไม่เกิดผลกระทบจากการขุดอุโมงค์)
ในการกำจัดประจุออกจากประตูลอย (ดำเนินการลบเซลล์หน่วยความจำ) จะมีการจ่ายแรงดันไฟฟ้าลบสูง (ประมาณ 9 V) ไปที่ประตูควบคุม และจ่ายแรงดันไฟฟ้าบวกให้กับบริเวณแหล่งกำเนิด สิ่งนี้ทำให้อิเล็กตรอนเจาะอุโมงค์จากบริเวณประตูลอยไปยังบริเวณแหล่งกำเนิด นี่คือวิธีที่อุโมงค์ควอนตัมของ Fowler-Nordheim เกิดขึ้น
คุณคงทราบแล้วว่าทรานซิสเตอร์เกทแบบลอยตัวเป็นเซลล์หน่วยความจำแฟลชพื้นฐาน แต่เซลล์ทรานซิสเตอร์ตัวเดียวก็มีข้อเสียอยู่บ้าง โดยสาเหตุหลักคือความสามารถในการขยายขนาดได้ไม่ดี
เนื่องจากเมื่อสร้างอาร์เรย์หน่วยความจำ แต่ละเซลล์หน่วยความจำ (นั่นคือ ทรานซิสเตอร์) จะเชื่อมต่อกับบัสตั้งฉากสองตัว ประตูควบคุมเชื่อมต่อกับบัสที่เรียกว่า Word Line และท่อระบายน้ำเชื่อมต่อกับบัสที่เรียกว่า Bit Line ส่งผลให้มีไฟฟ้าแรงสูงในวงจร และเมื่อบันทึกด้วยวิธีการฉีดอิเล็กตรอนร้อน เส้นทั้งหมด - คำ บิต และแหล่งที่มาจะต้องวางให้ห่างจากกันมาก ซึ่งจะให้ระดับการแยกที่ต้องการ แต่จะส่งผลต่อข้อจำกัดของความจุหน่วยความจำแฟลช
ข้อเสียอีกประการหนึ่งของเซลล์หน่วยความจำดังกล่าวคือการมีอยู่ของผลกระทบของการกำจัดประจุที่มากเกินไปออกจากประตูลอย และไม่สามารถชดเชยได้ด้วยกระบวนการบันทึก เป็นผลให้ประจุบวกเกิดขึ้นที่ประตูลอย ซึ่งทำให้สถานะของทรานซิสเตอร์ไม่เปลี่ยนแปลงและยังคงเปิดอยู่ตลอดเวลา
เซลล์หน่วยความจำที่มีทรานซิสเตอร์สองตัว
เซลล์หน่วยความจำแบบทรานซิสเตอร์สองตัวคือเซลล์หน่วยความจำแบบทรานซิสเตอร์เดี่ยวที่ได้รับการดัดแปลงซึ่งมีทรานซิสเตอร์แบบ CMOS แบบธรรมดาและทรานซิสเตอร์แบบโฟลตติ้งเกต ในโครงสร้างนี้ ทรานซิสเตอร์ทั่วไปทำหน้าที่เป็นฉนวนทรานซิสเตอร์เกตลอยจากเส้นบิต
เซลล์หน่วยความจำแบบทรานซิสเตอร์สองตัวมีข้อดีหรือไม่? ใช่ เนื่องจากคุณสามารถสร้างชิปหน่วยความจำที่มีขนาดกะทัดรัดและปรับขนาดได้สูงด้วยความช่วยเหลือดังกล่าว เนื่องจากที่นี่ทรานซิสเตอร์เกทแบบลอยตัวถูกแยกออกจากเส้นบิต นอกจากนี้ ไม่เหมือนกับเซลล์หน่วยความจำแบบทรานซิสเตอร์ตัวเดียวตรงที่ข้อมูลถูกเขียนโดยใช้วิธีการฉีดอิเล็กตรอนร้อน เซลล์หน่วยความจำแบบสองทรานซิสเตอร์ใช้วิธีการอุโมงค์ควอนตัม Fowler-Nordheim เพื่อบันทึกและลบข้อมูล วิธีนี้ทำให้สามารถลดแรงดันไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับการดำเนินการเขียนได้ เมื่อมองไปข้างหน้า ฉันจะบอกว่ามีการใช้เซลล์ทรานซิสเตอร์สองตัวในหน่วยความจำที่มีโครงสร้าง NAND
อุปกรณ์หน่วยความจำแฟลชที่มีสถาปัตยกรรม NOR
ประเภทของหน่วยความจำนี้เป็นแหล่งที่มาและเป็นแรงผลักดันในการพัฒนา EEPROM ทั้งหมด สถาปัตยกรรมของมันได้รับการพัฒนาโดย Intel ย้อนกลับไปในปี 1988 ตามที่เขียนไว้ก่อนหน้านี้ ในการเข้าถึงเนื้อหาของเซลล์หน่วยความจำ (เตรียมใช้งานเซลล์) คุณจะต้องจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับประตูควบคุม
ดังนั้น นักพัฒนาของบริษัทจึงเชื่อมต่อประตูควบคุมทั้งหมดเข้ากับสายควบคุมที่เรียกว่า Word Line การวิเคราะห์ข้อมูลเซลล์หน่วยความจำจะดำเนินการตามระดับสัญญาณที่ท่อระบายน้ำของทรานซิสเตอร์ ดังนั้นนักพัฒนาจึงเชื่อมต่อท่อระบายน้ำทั้งหมดของทรานซิสเตอร์เข้ากับเส้นที่เรียกว่า Bit Line
สถาปัตยกรรม NOR ได้ชื่อมาจากการดำเนินการเชิงตรรกะ OR - NOT (แปลจากภาษาอังกฤษ NOR) หลักการของการดำเนินการทางลอจิคัล NOR คือให้ค่าหน่วยเมื่อตัวถูกดำเนินการทั้งหมดเท่ากับศูนย์ และให้ค่าเป็นศูนย์ในการดำเนินการอื่นๆ ทั้งหมดบนตัวถูกดำเนินการต่างๆ (ข้อมูล อาร์กิวเมนต์ของการดำเนินการ...)
ในกรณีของเรา ตัวถูกดำเนินการหมายถึงค่าของเซลล์หน่วยความจำ ซึ่งหมายความว่าในสถาปัตยกรรมนี้ ค่าเดียวบนเส้นบิตจะถูกสังเกตก็ต่อเมื่อค่าของเซลล์ทั้งหมดที่เชื่อมต่อกับเส้นบิตเท่ากับศูนย์ (ทรานซิสเตอร์ทั้งหมดปิดอยู่ ).
สถาปัตยกรรมนี้มีการเข้าถึงหน่วยความจำแบบสุ่มที่ดี แต่กระบวนการเขียนและลบข้อมูลค่อนข้างช้า วิธีการฉีดอิเล็กตรอนร้อนใช้ในการเขียนและลบข้อมูล นอกจากนี้ ชิปหน่วยความจำแฟลชยังมีสถาปัตยกรรม NOR และขนาดเซลล์มีขนาดใหญ่ ดังนั้นหน่วยความจำนี้จึงปรับขนาดได้ไม่ดีนัก
โครงสร้างแฟลช NOR หกเซลล์ โดยทั่วไปแล้วหน่วยความจำแฟลชที่มีสถาปัตยกรรม NOR จะใช้ในอุปกรณ์สำหรับจัดเก็บโค้ดโปรแกรม อาจเป็นโทรศัพท์, PDA, BIOS ของเมนบอร์ด...
อุปกรณ์หน่วยความจำแฟลชพร้อมสถาปัตยกรรม NAND
หน่วยความจำประเภทนี้ได้รับการพัฒนาโดยโตชิบา เนื่องจากสถาปัตยกรรมของชิปเหล่านี้ ชิปเหล่านี้จึงถูกใช้ในไดรฟ์ขนาดเล็กที่เรียกว่า NAND (การทำงานของ NAND แบบลอจิคัล) เมื่อดำเนินการ การดำเนินการ NAND จะสร้างค่าเป็นศูนย์เฉพาะเมื่อตัวถูกดำเนินการทั้งหมดเป็นศูนย์ และจะสร้างค่าเป็น 1 ในกรณีอื่นๆ ทั้งหมด
ตามที่เขียนไว้ก่อนหน้านี้ ค่าศูนย์คือสถานะเปิดของทรานซิสเตอร์ ด้วยเหตุนี้ สถาปัตยกรรม NAND จึงถือว่าบิตไลน์มีค่าเป็นศูนย์เมื่อทรานซิสเตอร์ทั้งหมดที่เชื่อมต่ออยู่เปิดอยู่ และมีค่าเป็นหนึ่งเมื่อทรานซิสเตอร์อย่างน้อยหนึ่งตัวปิดอยู่ สถาปัตยกรรมดังกล่าวสามารถสร้างขึ้นได้โดยการเชื่อมต่อทรานซิสเตอร์กับเส้นบิต ไม่ใช่ทีละเส้น (ตามที่สร้างขึ้นในสถาปัตยกรรม NOR) แต่เป็นแบบอนุกรม (คอลัมน์ของเซลล์ที่เชื่อมต่อตามลำดับ)
สถาปัตยกรรมนี้สามารถปรับขนาดได้สูงเมื่อเทียบกับ NOR เนื่องจากช่วยให้วางทรานซิสเตอร์บนวงจรได้อย่างกะทัดรัด นอกจากนี้ สถาปัตยกรรม NAND เขียนโดยใช้อุโมงค์ Fowler-Nordheim ซึ่งช่วยให้บันทึกได้เร็วกว่าในโครงสร้าง NOR เพื่อเพิ่มความเร็วในการอ่าน ชิป NAND มีแคชภายในอยู่ภายใน
เช่นเดียวกับคลัสเตอร์ฮาร์ดดิสก์ เซลล์ NAND จะถูกจัดกลุ่มเป็นบล็อกเล็กๆ ด้วยเหตุนี้ เมื่ออ่านหรือเขียนตามลำดับ NAND จะมีข้อได้เปรียบด้านความเร็ว แต่ในทางกลับกัน NAND สูญเสียอย่างมากในการดำเนินการเข้าถึงแบบสุ่มและไม่มีความสามารถในการทำงานกับข้อมูลจำนวนไบต์โดยตรง ในสถานการณ์ที่ต้องเปลี่ยนแปลงเพียงไม่กี่บิต ระบบจะถูกบังคับให้เขียนบล็อกทั้งหมดใหม่ และเมื่อคำนึงถึงจำนวนรอบการเขียนที่จำกัด ส่งผลให้เซลล์หน่วยความจำสึกหรออย่างมาก
โครงสร้างคอลัมน์เดี่ยวของ NAND Flash ล่าสุดมีข่าวลือว่า Unity Semiconductor กำลังพัฒนาหน่วยความจำแฟลชรุ่นใหม่ซึ่งจะสร้างขึ้นจากเทคโนโลยี CMOx สันนิษฐานว่าหน่วยความจำใหม่จะมาแทนที่หน่วยความจำแฟลช NAND และเอาชนะข้อจำกัดต่างๆ ซึ่งในหน่วยความจำ NAND จะถูกกำหนดโดยสถาปัตยกรรมของโครงสร้างทรานซิสเตอร์ ข้อดีของ CMOx ได้แก่ ความหนาแน่นและความเร็วในการบันทึกที่สูงขึ้น รวมถึงต้นทุนที่น่าดึงดูดยิ่งขึ้น พื้นที่ใช้งานสำหรับหน่วยความจำใหม่ ได้แก่ SSD และอุปกรณ์พกพา เวลาจะบอกได้ว่าสิ่งนี้จริงหรือไม่
เพื่อถ่ายทอดข้อมูลที่จำเป็นทั้งหมดให้คุณทราบโดยละเอียดยิ่งขึ้นฉันจึงโพสต์คลิปวิดีโอในหัวข้อ
ป.ล. การอธิบายเนื้อหาทางเทคนิคด้วยภาษาง่ายๆ ให้กับผู้ที่ไม่รู้ว่าสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ถูกสร้างขึ้นมาได้อย่างไร... เป็นเรื่องยากมาก แต่ฉันหวังว่าฉันจะประสบความสำเร็จ เพื่อข้อมูลที่ครบถ้วนและเชื่อถือได้ในบทความนี้ ฉันใช้วรรณกรรมเพื่อการศึกษาเพียงบางส่วน ฉันหวังว่าบทความนี้มีประโยชน์และให้ข้อมูลสำหรับคุณ ลาก่อน!
