Организация и принципы работы флэш-памяти

ФЛЭШ-ПАМЯТЬ – РАЗВИТИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ

С момента открытия флэш-памяти Фудзи Масуока (Fujio Masuoka) в 1984 году, распространение и развитие этого вида памяти оправдывает название «флэш» - вспышка на английском или "in a flash" - в мгновение ока. В 1988 фирма Intel году выпустила первый коммерческий чип флэш-памяти.

Следующую микросхему выпустила фирма Toshiba в 1989 году.

С этого момента интерес к флэш-памяти с каждым годом неуклонно возрастает. Крупнейшими производителями на сегодняшний день являются фирмы Intel, Micron Technology, Sony, Samsung. На сегодняшний день флэш-память это самый быстрорастущий сегмент полупроводникового рынка. Ежегодный рост более чем на 15%, что превышает суммарный рост всей остальной полупроводниковой индустрии. Этот показатель не упал, даже в условиях мирового экономического кризиса.

Флэш-память используют в качестве носителя микропрограмм для микроконтроллеров HDD и CD-ROM, для хранения BIOS в ПК, в виде модулей SIMM и DIMM для факсимильных аппаратов, принтеров, так же в видеоплатах, роутерах, сотовых телефонах, электронных часах, записных книжках, телевизорах, видеокамерах... список можно продолжать бесконечно.

Очень важное применение - внешняя память ЭВМ (с перспективой замены механических твердых дисков и дисководов, по мере уменьшения стоимости флэш-памяти больших объемов).

Основное преимущество флэш-памяти перед жёсткими дисками и носителями CD-ROM состоит в том, что флэш-память потребляет значительно (примерно в 10-20 раз) меньше энергии во время работы. Кроме того, флэш-память работает бесшумно, она компактнее большинства других механических носителей, устойчива к вибрациям, падениям, электромагнитным и другим видам излучения, что обусловливает применение ее в ответственных областях и экстремальных условиях (космос, военная техника, атомная промышленность), в том числе и для замены механических жестких дисков.

Занимая в начале своего появления лишь небольшую рыночную нишу, сейчас флэш – одна из основных технологий полупроводниковой памяти, и можно с уверенностью сказать, что в ближайшие 5-7 лет технологии флэш-памяти будут бурно развиваться.

В простейшем случае каждая ячейка хранит один бит информации и состоит из одного полевого транзистора со специальной электрически изолированной областью ("плавающим" затвором - floating gate), способной хранить заряд многие годы. Наличие или отсутствие заряда кодирует один бит информации.

Плавающий затвор называется так потому, что он "плавает" в толще изолятора (двуокиси кремния).

Схема ячейки флэш-памяти на одном n- p- n транзисторе приведена на Рис.1.

Такой тип полевых транзисторов получил наименование FLOTOX, аббревиатуру от английского выражения Floating Gate Tunnel-OXide («плавающий» затвор с туннелированием в окисле). Возникает основной вопрос, как размещать и удалять заряды на изолированном от внешних влияний «плавающем» затворе.