Вопрос №53 Flash – память.

1. Запись производится электрическими сигналами, но перед ее началом содержимое всех ячеек должно быть стерто ультрафиолетовым облучением. Процесс стирания может производится многократно. Данные хранятся на мов транзисторах, играющих роль конден. с очень малой утечкой заряда.

Заряженное состояние(0), разряженное(1). Программирование занимает несколько миллисекунд.

2. Запись и стирание производится по байтам при этом стирание этой записи. Стирание занимает 100 мкс на байт. Запись более длительна. Специальный программатор не требуется. Программирование реализуется средствами самой микросхемы. Микросхемы могут быть с последовательным и параллельным доступом. При последовательном доступе адреса, данные и команды передаются по одному проводу и снимается тактовым импульсом на входе.

«+» - малые габариты, малое число линий ввода/вывода.

«-» - большое время доступа.

Последовательные микросхемы 24С XXX, 25C XXX, 93C XXX.

Параллельные 28С XXX

«+» - удобнее в эксплуатации.

«-» меньшая плотность, более дорогие.

Flash память относящаяся к классу EEPROM. Каждая ячейка флэш памяти состоит из одного униполярного (полевого) транзистора. Ячейки организованы в матрицу, разрядность данных внешней шины 8 или 16 бит. Чистые ячейки содержат 1 во всех битах, при записи нужные биты обнуляются. Возможно последующее программирование уже записанных ячеек, но при этом можно только обнулять единичные биты.Если необходима полная перезапись т онужно выполнить стирание, коды все 0 переходят в 1. Стирание выполняется для всей матрицы. Считывание информации производится аналогично любой другой памяти. В flash памяти возможность перепрограммирования обеспечивается без извлечения микросхемы из устройства.

Первые микросхемы работали при 5В а для программирования и стирания требовалось 12В. Затем использовалось только 5В. В настоящее время питание снижено до 2,7 – 3,3 В или 1,65 – 2,2 В. Технологический процесс 0,3; 0,22; 0,18 мкм. Количество циклов стирания, программирования около 100 тысяч.

«+» - небольшие габариты, стоимость, энергонезависимое хранение, надежность.

При организации при стирании ячеек различаются архитектуры.

- Bulk Erase(BE) все ячейки памяти образуют единый массив. Стереть можно только весь массив. Запись возможна в произвольную ячейку.

- Boot Block(BB) массив разделен на несколько блоков различного размера стираемых независимо, один из блоков имеет дополнительные средства защиты от стирания и записи.

- Flash file(FF) – массив разделен на несколько равноправных независимо стираемых блоков одинакового размера, поэтому микросхемы называют с симметричной архитектурой.

Архитектура ВЕ используются в микросхемах первого поколения.

- стирание полностью.

BFF память разбивается на блоки по 64 Кбайта. В настоящее время в основном используется архитектура FF.

Микросхемы ВВ имеют другое распределение м часто используются во flash BIOS( например 28f001 BX-T содержит основной блок объемом 112 Кбайт, 2 блока параметров по 4Кбайта, загрузочный блок 8Кбайт стирание и программирование которого возможны только при особых случаях).

По организации матрицы ячеек различают архитектуры NOR и NAND. В архитектуре NOR транзисторы на одном проводе объединяются своими стоками параллельно как бы, образуя логический элемент ИЛИ – НЕ. Эта архитектура обеспечивает высокое быстродействие при считывании, что позволяет исполнять программы непосредственно из flash памяти не пользуясь ОЗУ. Для современной NOR памяти характерны объемы от 16 до 256 МБит и время доступа 70-90 нс.

В архитектуре NAND несколько транзисторов разных ячеек соединяются последовательно образуя логический элемент И-НЕ, что обеспечивает высокую скорость последовательных обращений. Время цикла последовательного чтения около 50 нс. Для данной памяти характерна высокая плотность упаковки 64Мбит-64 Гбит в одном корпусе. Такую память используют в твердотельных устройствах хранения.

Имеются комбинированные виды памяти: ONE NAND, в которых ядро – flash памяти NAND, а буфер SDRAM. В результате получается память с высокой скоростью и возможностью произвольного доступ. В такой памяти возможен контроль ECC/

В первых микросхемах один транзистор применялся для хранения 1 бита информации. Позже появилась технология хранения 2 битов в одной ячейке. Технология используемая в такой памяти позволяла надежно различать 4 состояния поэтому увеличивалась емкость микросхемы.

Выпускалась синхронная flash память с интерфейсом SDRAM с частотой 66 МГц.