Архитектура Flash-памяти
больших объёмах производства).
2. Высокая скорость доступа к ячейке памяти.
3. Высокая надёжность готовой микросхемы и устойчивость к
электромагнитным полям.
Недостатки:
1. Невозможность записывать и модифицировать данные после
изготовления.
2. Сложный производственный цикл.
. PROM - (Programmable ROM), или однократно Программируемые ПЗУ. В
качестве ячеек памяти в данном типе памяти использовались плавкие
перемычки. В отличие от Mask-ROM, в PROM появилась возможность
кодировать ("пережигать") ячейки при наличии специального устройства
для записи (программатора). Программирование ячейки в PROM
осуществляется разрушением ("прожигом") плавкой перемычки путём подачи
тока высокого напряжения. Возможность самостоятельной записи
информации в них сделало их пригодными для штучного и мелкосерийного
производства. PROM практически полностью вышел из употребления в конце
80-х годов.
Преимущества:
1. Высокая надёжность готовой микросхемы и устойчивость к
электромагнитным полям.
2. Возможность программировать готовую микросхему, что удобно для
штучного и мелкосерийного производства.
3. Высокая скорость доступа к ячейке памяти.
Недостатки:
1. Невозможность перезаписи
2. Большой процент брака
3. Необходимость специальной длительной термической тренировки, без
которой надежность хранения данных была невысокой
NVRWM:
. EPROM
Различные источники по-разному расшифровывают аббревиатуру EPROM - как
Erasable Programmable ROM или как Electrically Programmable ROM
(стираемые программируемые ПЗУ или электрически программируемые ПЗУ).
В EPROM перед записью необходимо произвести стирание (соответственно
появилась возможность перезаписывать содержимое памяти). Стирание
ячеек EPROM выполняется сразу для всей микросхемы посредством
облучения чипа ультрафиолетовыми или рентгеновскими лучами в течение
нескольких минут. Микросхемы, стирание которых производится путем
засвечивания ультрафиолетом, были разработаны Intel в 1971 году, и
носят название UV-EPROM (приставка UV (Ultraviolet) - ультрафиолет).
Они содержат окошки из кварцевого стекла, которые по окончании
процесса стирания заклеивают.
Достоинство: Возможность перезаписывать содержимое микросхемы
Недостатки:
1. Небольшое количество циклов перезаписи.
2. Невозможность модификации части хранимых данных.
3. Высокая вероятность "недотереть" (что в конечном итоге приведет к
сбоям) или передержать микросхему под УФ-светом (т.н. overerase -
эффект избыточного удаления, "пережигание"), что может уменьшить срок
службы микросхемы и даже привести к её полной негодности.
. EEPROM (EEPROM или Electronically EPROM) - электрически стираемые ППЗУ
были разработаны в 1979 году в той же Intel. В 1983 году вышел первый
16Кбит образец, изготовленный на основе FLOTOX-транзисторов (Floating
Gate Tunnel-OXide - "плавающий" затвор с туннелированием в окисле).
Главной отличительной особенностью EEPROM (в т.ч. Flash) от ранее
рассмотренных нами типов энергонезависимой памяти является возможность
перепрограммирования при подключении к стандартной системной шине
микропроцессорного устройства. В EEPROM появилась возможность
производить стирание отдельной ячейки при помощи электрического тока.
Для EEPROM стирание каждой ячейки выполняется автоматически при записи
в нее новой информации, т.е. можно изменить данные в любой ячейке, не
затрагивая остальные. Процедура стирания обычно существенно длительнее
процедуры записи.
Преимущества EEPROM по сравнению с EPROM:
1. Увеличенный ресурс работы.
2. Проще в обращении.
Недостаток: Высокая стоимость
. Flash (полное историческое название Flash Erase EEPROM):
Изобретение флэш-памяти зачастую незаслуженно приписывают Intel,
называя при этом 1988 год. На самом деле память впервые была
разработана компанией Toshiba в 1984 году, и уже на следующий год было
начато производство 256Кбит микросхем flash-памяти в промышленных
масштабах. В 1988 году Intel разработала собственный вариант флэш-
памяти.
Во флэш-памяти используется несколько отличный от EEPROM тип ячейки-
транзистора. Технологически флэш-память родственна как EPROM, так и
EEPROM. Основное отличие флэш-памяти от EEPROM заключается в том, что
стирание содержимого ячеек выполняется либо для всей микросхемы, либо
для определённого блока (кластера, кадра или страницы). Обычный размер
такого блока составляет 256 или 512 байт, однако в некоторых видах
флэш-памяти объём блока может достигать 256КБ. Следует заметить, что
существуют микросхемы, позволяющие работать с блоками разных размеров
(для оптимизации быстродействия). Стирать можно как блок, так и
содержимое всей микросхемы сразу. Таким образом, в общем случае, для
того, чтобы изменить один байт, сначала в буфер считывается весь блок,
где содержится подлежащий изменению байт, стирается содержимое блока,
изменяется значение байта в буфере, после чего производится запись
измененного в буфере блока. Такая схема существенно снижает скорость
записи небольших объёмов данных в произвольные области памяти, однако
значительно увеличивает быстродействие при последовательной записи
данных большими порциями.
Преимущества флэш-памяти по сравнению с EEPROM:
1. Более высокая скорость записи при последовательном доступе за счёт
того, что стирание информации во флэш производится блоками.
2. Себестоимость производства флэш-памяти ниже за счёт более простой
организации.
Недостаток: Медленная запись в произвольные участки памяти.
| |
3.Организация flash-памяти
Ячейки флэш-памяти бывают как на одном, так и на двух транзисторах.
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.
При записи заряд помещается на плавающий затвор одним из двух способов
(зависит от типа ячейки): методом инжекции "горячих" электронов или методом
туннелирования электронов. Стирание содержимого ячейки (снятие заряда с
"плавающего" затвора) производится методом тунеллирования.
Как правило, наличие заряда на транзисторе понимается как логический "0", а
его отсутствие - как логическая "1". Современная флэш-память обычно
изготавливается по 0,13- и 0,18-микронному техпроцессу.
Общий принцип работы ячейки флэш-памяти.
Рассмотрим простейшую ячейку флэш-памяти на одном n-p-n транзисторе. Ячейки
подобного типа чаще всего применялись во flash-памяти с NOR архитектурой, а
также в микросхемах EPROM. Поведение транзистора зависит от количества
электронов на "плавающем" затворе. "Плавающий" затвор играет ту же роль,
что и конденсатор в DRAM, т. е. хранит запрограммированное значение.
Помещение заряда на "плавающий" затвор в такой ячейке производится методом
инжекции "горячих" электронов (CHE - channel hot electrons), а снятие
заряда осуществляется методом квантомеханического туннелирования Фаулера-
Нордхейма (Fowler-Nordheim [FN]).
|[pic] |При чтении, в отсутствие заряда на |
| |"плавающем" затворе, под |
| |воздействием положительного поля на |
| |управляющем затворе, образуется |
| |n-канал в подложке между истоком и |
| |стоком, и возникает ток. |
|[pic] |Наличие заряда на "плавающем" |
| |затворе меняет вольт-амперные |
| |характеристики транзистора таким |
| |образом, что при обычном для чтения |
| |напряжении канал не появляется, и |
| |тока между истоком и стоком не |
| |возникает. |
|[pic] |При программировании на сток и |
| |управляющий затвор подаётся высокое |
| |напряжение (причём на управляющий |
| |затвор напряжение подаётся |
| |приблизительно в два раза выше). |
| |"Горячие" электроны из канала |
| |инжектируются на плавающий затвор и |
| |изменяют вольт-амперные |
| |характеристики транзистора. Такие |
| |электроны называют "горячими" за то,|
| |что обладают высокой энергией, |
| |достаточной для преодоления |
| |потенциального барьера, создаваемого|
| |тонкой плёнкой диэлектрика. |
|[pic] |При стирании высокое напряжение |
| |подаё
| |  скачать работу |
Архитектура Flash-памяти |
