Флешпам’ять – це один із видів твердотілої напівпровідникової енергозалежної пам’яті, яку користувач може перезаписувати.

Принципи роботи флешпам’ять

Основною функцією флешпам’ять є зберігання інформації, яка розташовується в масиві «комірок», кожна з них має змогу вміщувати по одному, інколи більше, біту даних.

У свою чергу комірка – це транзистор, який має два ізольовані затвори. Один із них – керуючий, другий – «плаваючий», який утримує електрони, тобто заряд.

Однією зі складових комірки є електроди: «стік» і «джерело». Коли відбувається процес програмування, то між ними під впливом позитивного поля на керуючому затворі, утворюється канал, який має назву «потік електронів». Частина електронів, які наділені більшою енергією, долають шар ізолятора і переходять на «плаваючий» затвор, де зберігаються протягом декількох років.

Певний діапазон кількості електронів на цьому затворі відповідає логічній одиниці, проте, все, що більше за нього – нулю.

Під час процесу читання ці стани розпізнаються за допомогою вимірювання граничної напруги транзистора.

Коли потрібно стерти інформацію – на керуючий затвор подається збільшена у декілька разів негативна напруга, тоді електрони переходять із «плаваючого» затвора на джерело.

Типи флешпам’яті

На сьогодні відомі два основні види флешпам’ять: NOR flash і NAND flash, які використовують однакову структуру комірки, але між тим вони мають низку функціональних відмінностей.

1. NOR flash

Цей вид пам’яті характеризується високою швидкістю довільного доступу. Користувач має змогу звертатися до комірок по одній, оскільки до кожної з них підведений окремий провідник. Проте це накладає певні обмеження на максимальний обсяг пам’яті на одиницю площі.

Існує два види NOR flash пам’яті:

Послідовна NOR, яка відома під назвою SPI NOR. Він має сектори та сторінки, де сектори більші за сторінки. Сектор – це блок пам’яті, де всі данні можуть бути стерті, а один раз, поки інші дані будуть записуватися на сторінки.

Паралельне NOR – тут контролер пам’яті звертається до пам’яті за допомогою паралельної адресної шини.

Характеристики NOR flash:

• енергонезалежність – пристрої зберігання, які мають флешпам’ять такого типу можуть зберігати інформаційні дані без використання батареї або будь-якого іншого джерела живлення.
• швидке зчитування – час, який необхідний для читання збережених даних значно менший, тому NOR часто використовують у різноманітних додатках.
• інтерфейс довільного доступу – тобто користувач може адресувати частину пам’яті замість того, щоб читати її послідовно із самого початку.
• щільна пам’ять – це означає, що невеликий чіп може зберігати велику кількість даних, але він не виробляється для продажу

NOR flash використовується:

• наукових інструментах;
• мобільних телефонах;
• як статистична пам’ять із довільним доступом SRAM;
• пристроях с методом «виконання на місці».

Цей вид пам’яті має низку переваг, які треба знати, а саме:

• NOR flash – твердотіла, тому вона стійка до різного виду пошкоджень, наприклад, ударів або подряпин;
• час читання дуже швидкий;
• може бути виготовлена у вигляді невеликих інтегральних мікросхем;
• енергонезалежна;
• Строк придатності та використання її складає до 10 років;
• підходить для оперативного запам’ятовувальний пристрою;
• найкраще підходить для реалізації технології «виконання на місці».

2. NAND FLASH

Якщо ми говоримо про цей вид пам’яті, то треба знати, що в ній комірки групуються в невеликі блоки, тому читання та запис можливий лише цілими блоками. Всі сучасні файлоорієнтовані флеш-накопичувачі використовують її.

Існує декілька видів NAND flash, а саме:

• SLC – це абревіатура від однорівневої комірки. Це старий тип. Оскільки кожна комірка може представляти лише одну двоїну цифру.
• МЛК – це багаторівнева комірка, яка може представляти 2 біти, але строк їх придатності до використання менший, оскільки циклів записів та перезаписів проходить у кілька разів більше.
• ТСХ – це трирівневі комірки, тобто кожна із них зберігає 3 біти пам’яті, що дозволяє зберігати більше даних на одній і тій же площі.
• КЛК – це чотирирівнева комірка.
• 2D NAND – тут комірки розташовані горизонтально, створюючи двохмірну матрицю.
• 3D NAND – тут комірки розташовуються вертикально, створюючи трьохвимірну матрицю, яка економить простір, а також дозволяє збільшувати обсяг пам’яті шляхом зменшення розміру чіпа.

Характеристики NAND flash:

• енергонезалежність – це означає, що пристрої, які використовують такий вид пам’яті зберігають дані без використання батареї або будь-якого іншого джерела напруги;
• має здатність до перепрограмування, тобто користувач може перепрограмувати її відповідно до своїх потреб;
• пришвидшений запис даних та їх стирання;
• має більше місця для зберігання інформації – цей тип пам’яті настільки щільний, що користувач може придбати пристрій з місткістю 2ТБ;
• низька вартість виробництва.

Найчастіше NAND flash використовується у:

• SSD;
• USB-накопичувачах;
• картах пам’яті;
• цифрових камерах;
• аудіоплеєрах і приставках.

До основних переваг NAND flash належать:

• цей вид пам’яті є твердотілим, а отже буде працювати, навіть, після випадкового падіння;
• пристрої, які використовують цей вид пам’яті, можуть зберігати інформацію до 2 ТБ;
• може створюватися у вигляді мікросхем невеликого розміру і великої емності;
• працює найкраще, коли мова входить до екстремального використання.

Отже, сучасні пристрої можуть використовувати або один тип пам’яті, або деякі системи будуть використовувати комбінації пам’яті NOR та NAND, де менша NOR пам’ять використовуватиметься як програмний ROM, а більша NAND пам’ять розбивається на розділи файловою системою, щоб зберігати різну інформацію.