Флеш-память

Оперативная память практически всех компьютеров обладает характерным свойством: при выключении питания память тераяет всю информацию. Поэтому создание энергонезависимой оперативной памяти является важным направлением исследований. Одной из таких разработок является память типа flash (молния, вспышка), которая по своей сути является развитием технологии электрически перепрограммируемых ПЗУ EPROM. В отличие от последней, флеш-память позволяет использовать ее и в качестве оперативного устройства. Причем при очистке возможно стирание не только всей памяти, а и небольших блоков.

Современные технологии изготовления микросхем позволили создать чип флеш-памяти с характеристиками близкими к характеристикам чипов обычной оперативной памяти. Но, вследствие дороговизны, массовое применение флеш-памяти в широком секторе рынка пока откладывается. В вычислительных системах серверного назначения предпочитают использовать источники бесперебойного питания (с аккумуляторами) для обеспечения сохранности данных. Поэтому реально флеш-память пока применяется в портативных (и наладонных) компьютерах. Благодаря этому в таких портативных системах удается сущшественно сократить время активации (ОС может постоянно оставаться в памяти) и выключения, и тем самым сократить энергопотребление.

Суть технология флеш-памяти заключается в следующем. В обычном триггере для того, чтобы полевой транзистор оставался закрытым, необходимо постоянно подавать управляющее напряжение на затвор. А для реализации энергонезависимости в ячейке флеш-памяти используется так называемый плавающий затвор. Он изолирован от самого выбирающего затвора и канала исток-сток. Поэтому, если поместить на него заряд, то он сохранится на нем долгое время. Электрическое поле, создаваемое зарядом на плавающем затворе, закроет канал исток-сток и транзистор будет закрыт.

Для того, чтобы запрограммировать такую ячейку (зарядить плавающий затвор), необходимо придать электронам достаточную кинетическую энергию, чтобы они могли туннелировать (эффект Фаулера-Нордхейла) через изолирующую пленку оксида кремния. Поэтому при программировании на выбирающий затвор подается программирующее напряжение V_PP (порядка 12 В). На область стока подается промежуточное напряжение V_D < V_PP, а исток заземляется. По завершении цикла программирующее напряжение снимается с выбирающего затвора. После такой операции ячейка сохраняет информацию в течение нескольких лет.

При стирании ячейки выбирающий затвор заземляется, а на исток подается программирующее напряжение V_PP. В результате электроны с плавающего затвора туннелируют обратно.

P.S. Спустя 7 лет после того, как я прочитал материал по flash-памяти в книге, приятно видеть на своём столе небольшой брелок flash-накопителя, который являет собой пример реализации прогресса в науке перепрограммируемых ПЗУ.

31 января 1999—23 февраля 2005

Максим Проскурня
Источники: Интегральные микросхемы энергонезависимой памяти.

Реклама от хост-провайдера