Flash memorija

1. UVOD

Flash memorija je računarska memorija koja može da čuva podatke čak i kad nije pod naponom, a može se brisati i formatirati elektronskim putem. Zasnovana je na tehnologiji memorijskih kartica kao što su memorijske kartice za digitalne fotoaparate, telefone, konzole za video igrice, audio-plejere i slično. Flash memorija košta mnogo manje od EEPROM -a i baš zbog toga postala je dominantna na tržištu od kad se pojavio USB-flash drive, koji se koristi za čuvanje i razmjenu podataka između računara. Pored karakteristike što joj nije potrebno električno napajanje za čuvanje podataka, ona nudi i brz pristup podacima. Još jedna prednost flash memorije je što ima bolju otpornost na kinetičke šokove u odnosu na hard diskove. Gotovo je fizički neuništiva kada je upakovana u neku memorijsku karticu, koju koristi neki digitalni uređaj.

2. PRINCIP RADA FLASH MEMORIJE

Flash memorija smješta informacije u redove FTG-a (Floating Gate Transistors) koji se nazivaju „ćelijama“, i svaki od njih smješta jedan bit informacije. Uređaji novijih generacija, mogu da smjeste više od jednog bita informacija po ćeliji, koristeći više od dva nivoa električnog punjenja i svaka sledeća informacija je smještena na „lebdećem“ ulazu ćelija. Kod Flash–a svaka ćelija izgleda slično, kao i ćelija standardnog MOSFET-a (Metal Oxide Semiconductor Field-Efect Transistor), osim što ima dva ulaza umjesto jednog. Jedan ulaz (gate), kao i kod ostalih MOЅ tranzistora je kontrolni ulaz (CG), a drugi je lebdeći ulaz (FG) koji je izolovan jednim oksidnim slojem koji se nalazi svuda oko njega. Lebdeći ulaz se nalazi između kontrolnog ulaza i podloge. Pošto je lebdeći ulaz izolovan njegovim oksidnim slojem, bilo koji elektron koji se nađe na njemu ostaje zarobljen tu i na taj način smješta informaciju. Kada se elektron nalazi na lebdećem ulazu, oni modifikuju (djelimično prekidaju) električno polje koje se javlja sa kontrolnog ulaza, što modifikuje naponski inpuls (Vt) ćelije. Na taj način kada je ćelija ,,očitana“ postavljanjem određenog naponskog impulsa na kontrolnom ulazu, trenutno električno stanje će ili proticati ili neće proticati, u zavisnosti od naponskog impulsa (vt) ćelije, koji je kontrolisan od strane broja elektrona na lebdećem ulazu. Ovo prisustvo ili odsustvo trenutnog električnog stanja je detektovano i prevedeno u nule (0) i jedinice (1), reprodukujući tako smješteni podatak. U uređajima koji smiještavaju više od jednog bita informacija po ćeliji (tzv. multi-level cell device), količina trenutnog proticanje će biti detektovana, da bi se utvrdio broj elektrona smiještenih na lebdećem ulazu.
Da bi memorijska ćelija bila programirana, flash kontrola dovodi do kratkog naponskog impulsa. Ovo okida lavinski proboj u memorijskom tranzistoru koji puni lebdeći ulaz (tzv. hot-electron injection). Na ovaj način, 1-Mobipni čip flash memorije može biti programiran za dvije sekunde za razliku od normalnih EEPROM-ova, međutim, brisanje čipa se izvršava istovremeno. Tokom brisanja kontrola flash memorije koristi trenutno prebacivanje brisanja za slanje impulsa u cijelo polje memorijske ćelije, pa se brišu sve memorijske ćelije. Vrijeme brisanja za cijelu flash memoriju je oko jedne sekunde.
Centralni dio flash memorije je matrica memorijskih ćelija. Ćelije su adresirane batferom adrese, koji prima signale adrese i prenosi ih do sektora redova i kolona, naizmjenično. Flash memorija slična SRAM čipovima, ne izvršavaju multipleksiranje adrese.
Dekoderi redova i kolona selektuju jednu liniju riječi i jedan ili više parova bitskih linija, kao i u uobičajenom memorijskom čipu. Čitljivi podatak izlazi preko ulazno/izlaznog bafera podataka ili se upisuje u adresiranu memorijsku ćeliju ovim baferom preko ulazno/izlaznih jedinica.
Procesi očitavanja, brisanja i porgramiranja se kontrolišu dvobajtnim instrukcijama, koje eksterni mikroprocesor upisuje u registar instrukcija flash kontrole.