מֵידָע

כיצד עובד זיכרון פלאש: פעולה

כיצד עובד זיכרון פלאש: פעולה


כמו כל צורות הזיכרון של מוליכים למחצה וטכנולוגיות אלקטרוניקה אחרות, זה עוזר להבין כיצד עובד זיכרון פלאש.

למעשה הפעולה של טכנולוגיית זיכרון הפלאש דומה מאוד לטכנולוגיית ה- EPROM הישנה שנפלה ממנה לשימוש, אך המושגים דומים מאוד, למרות שפלאש פועל בצורה הרבה יותר נוחה.

יסודות הפעלת זיכרון פלאש

זיכרון פלאש מסוגל לספק זיכרון בצפיפות גבוהה מכיוון שהוא דורש רק כמה רכיבים כדי להרכיב כל תא זיכרון. למעשה מבנה תא הזיכרון דומה מאוד ל- EPROM.

כל תא זיכרון פלאש מורכב מהתעלה הבסיסית עם אלקטרודות המקור והניקוז המופרדות על ידי הערוץ באורך של כ- 1 מיקרומטר. מעל הערוץ בתא הזיכרון פלאש יש שער צף המופרד מהערוץ על ידי שכבת תחמוצת דקה ביותר שעוביה בדרך כלל רק 100 Å. איכות השכבה הזו היא קריטית לתפעול האמין של הזיכרון.

מעל השער הצף נמצא שער הבקרה. זה משמש לטעינת קיבולת השער במהלך מחזור הכתיבה.

במקרה של EPROMs מסורתיים, שבבי זיכרון אלה נמחקים על ידי יישום אור UV. כדי להתאים זאת להתקני זיכרון אלה יש חלון שקוף שיכול להיחשף לאור UV. עם זאת תהליך זה לוקח למעלה מעשרים דקות. זה גם דורש להסיר את שבב הזיכרון מהמעגל שלו ולהניח אותו במחק מיוחד שבו ניתן להכיל את אור ה- UV.

תא זיכרון הפלאש פועל על ידי אחסון מטען בשער הצף. נוכחות המטען תקבע אם הערוץ יתנהל או לא. במהלך מחזור הקריאה "1" בפלט תואם את הערוץ במצב ההתנגדות הנמוך או במצב ON.

תכנות תא הזיכרון פלאש הוא קצת יותר מסובך, וכרוך בתהליך המכונה הזרקת אלקטרונים חמים. בעת תכנות שער הבקרה מחובר ל"מתכנת תכנות ". הניקוז יראה מתח של כמחצית ערך זה בזמן שהמקור נמצא בקרקע. המתח בשער הבקרה מחובר לשער הצף דרך הדיאלקטרי, מעלה את השער הצף למתח התכנות והופך את הערוץ שמתחתיו. התוצאה היא שלאלקטרוני הערוץ מהירות סחיפה גבוהה יותר ואנרגיה קינטית מוגברת.

התנגשויות בין האלקטרונים האנרגטיים לבין סריג הקריסטל מפיצות את החום שמעלה את הטמפרטורה של הסיליקון. במתח התכנות נמצא שהאלקטרונים אינם יכולים להעביר את האנרגיה הקינטית שלהם לאטומים שמסביב במהירות מספיק והם הופכים "חמים" יותר ומתפזרים רחוק יותר, רבים לעבר שכבת התחמוצת. אלקטרונים אלה מתגברים על 3.1 eV (וולט אלקטרונים) הדרוש כדי להתגבר על המחסום והם מצטברים על השער הצף. מכיוון שאין דרך להימלט הם נשארים שם עד שהם מוסרים על ידי מחזור מחיקה.

מחזור המחיקה של זיכרון פלאש משתמש בתהליך הנקרא Fowler-Nordheim tunneling. התהליך מתחיל על ידי ניתוב מתח התכנות למקור, הארקת שער הבקרה ומשאיר את הניקוז צף. במצב זה אלקטרונים נמשכים לעבר המקור והם מתנפלים מהשער הצף ועוברים דרך שכבת התחמוצת הדקה. זה משאיר את השער הצף נטול מטען.

בדרך כלל תהליך המחיקה נמשך רק כמה אלפיות שניות. בסיום כל תא זיכרון פלאש בבלוק נבדק כדי לוודא שהוא נמחק לחלוטין. אם לא מתחילים מחזור מחיקה שני.

תכנות זיכרון פלאש

בימים הראשונים של זיכרונות הפלאש אחד הגורמים המגבילים את צריכתם היה הנושא של תכנות זיכרון פלאש מכיוון שהיו להם מספר מוגבל של מחזורי תוכנית למחיקה. זה נגרם על ידי התמוטטות הרסנית של שכבת תחמוצת השער הדקה. לחלק מהדוגמאות המוקדמות לזכרונות הבזק היו כמה מאות מחזורים בלבד. כעת טכנולוגיית זיכרון הפלאש השתפרה במידה ניכרת והיצרנים מצטטים נתונים שמשמעותם שאורך חיי זיכרון הפלאש אינו מהווה עוד עניין.

עיקר השיפור בזיכרון הפלאש נוצר על ידי שיפור איכות שכבת התחמוצת. כאשר נמצא שלדגימות של שבבי זיכרון פלאש אורך חיים נמוך יותר, זה נגרם בדרך כלל מכיוון שתהליך הייצור לא מותאם לצמיחת התחמוצת. כעת תכנות זיכרון פלאש אינו מהווה בעיה וכאשר משתמשים בזיכרון פלאש, הסיבה לכך היא שלא מתייחסים אליהם כאל פריטים עם אורך חיים מוגבל.

גישה לזיכרון פלאש

זיכרון פלאש שונה מרוב הסוגים האחרים של זיכרון אלקטרוני בכך שניתן לבצע קריאת נתונים בכתובות בודדות בסוגים מסוימים של זיכרון פלאש, אך פעולות מחיקה וכתיבה עשויות להתבצע רק בבלוק של זיכרון פלאש. גודל בלוק אופייני יהיה 64, 128 או 256 kB. על מנת להתאים לכך, תוכנת הבקרה ברמה נמוכה המשמשת להנעת זיכרונות פלאש, צריכה להתחשב בכך אם יש לבצע את פעולות הקריאה והכתיבה בצורה נכונה.

טכנולוגיית זיכרון פלאש מסוגלת לספק צורת זיכרון בצפיפות גבוהה מאוד, אשר בימינו אמינה מאוד וניתן להשתמש בה לאחסון נתונים למטרות מגוונות - הכל החל מזיכרון פלאש, אך כרטיסי זיכרון למצלמה, ושווה ערך לקשיח. כוננים במחשבים.


צפו בסרטון: כיצד נוצרים זכרונות שווא (יוני 2021).