Che cos’è la tecnologia della memoria flash?

Il tutorial sulla memoria flash include:
Cos’è la tecnologia della memoria flash Come funziona la memoria flash Durata della memoria flash & affidabilità Guida all’acquisto delle schede di memoria
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La tecnologia della memoria flash è utilizzata per molte forme di archiviazione elettronica dei dati. La sua comodità d’uso ha fatto sì che negli ultimi anni il suo utilizzo sia aumentato significativamente ed è disponibile in molti formati.

La memoria flash è una forma non volatile di archiviazione elettronica dei dati e di conseguenza viene utilizzata in molte aree in cui è necessaria l’archiviazione dei dati a breve e medio termine.

La tecnologia della memoria flash è visibile in molte forme: dalle familiari chiavette USB e le schede di memoria delle macchine fotografiche come le schede Compact Flash o CF e le schede di memoria SD, fino alle applicazioni come gli hard disk a stato solido dei computer, dove sta sostituendo le vecchie tecnologie a disco che sono più lente, meno affidabili e più fragili.

Con il suo uso diffuso, Flash è diventata una delle forme più usate di memoria a semiconduttore, e con il suo uso che si estende dalle chiavette di memoria ampiamente viste e dalle schede di memoria delle macchine fotografiche, ecc, a oggetti come gli hard disk a stato solido per i computer, la tecnologia è vista ancora di più.

Che cos’è la memoria Flash?

La memoria Flash è una forma di memoria non volatile che nasce da una combinazione delle tradizionali EPROM e E2PROM. Queste due forme di memoria si vedono solo occasionalmente in questi giorni e altre forme di memoria, inclusa la Flash hanno preso il sopravvento.

In sostanza la memoria Flash usa lo stesso metodo di programmazione dell’EPROM standard e il metodo di cancellazione dell’E2PROM.

Uno dei principali vantaggi che la memoria flash ha rispetto all’EPROM è la sua capacità di essere cancellata elettricamente.

Tuttavia non è possibile cancellare ogni cella di una memoria flash individualmente a meno che non si aggiunga una grande quantità di circuiti aggiuntivi nel chip. Questo aggiungerebbe significativamente al costo e di conseguenza la maggior parte dei produttori ha abbandonato questo approccio in favore di un sistema in cui l’intero chip, o una grande parte di esso è cancellato a blocchi o in flash – da qui il nome.

Oggi la maggior parte dei chip di memoria flash ha una cancellazione selettiva, che permette di cancellare parti o settori della memoria flash. Tuttavia qualsiasi cancellazione significa ancora che una sezione significativa del chip deve essere cancellata.

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Storia dello sviluppo della memoria flash

La memoria flash risale al 1980 circa quando il concetto fu sviluppato in Toshiba dal Dott. Fujio Masuoka. È stata poi presentata all’IEEE International Electron Devices Meeting del 1984, IEDM tenutosi a San Francisco, California.

Il concetto di base del laboratorio ha richiesto alcuni anni per svilupparsi in un prodotto che potesse essere lanciato commercialmente. Intel ha introdotto i primi chip commerciali sul mercato nel 1988 – questi erano tipi basati su NOR.

Le memorie NOR flash avevano tempi di cancellazione e scrittura relativamente lunghi. Toshiba sviluppò nuovamente la sua tecnologia e fu in grado di annunciare la tecnologia NAND allo IEDM del 1987. Questa tecnologia, però, aveva ancora bisogno di un ulteriore sviluppo per arrivare al lancio commerciale.

Il vantaggio di NAND flash era che aveva tempi di cancellazione e scrittura ridotti e aveva una maggiore densità di archiviazione.

La memoria flash si è sviluppata significativamente negli ultimi anni ed è ampiamente utilizzata in molte applicazioni come chiavette USB, schede flash compatte, schede di memoria SD e anche come hard disk Flash, chiamati anche unità a stato solido in alcuni computer.

Come funziona la memoria Flash

La tecnologia usata per produrre le memorie flash è basata sui chip EEPROM (electrically erasable programmable read-only memory), che consistono in banchi di memoria formati da celle di memoria disposte in una griglia di colonne e righe.

La cella di base della memoria Flash consiste in un canale lungo circa 1µm con gli elettrodi di sorgente e di scarico alle due estremità. Sopra il canale nella cella di memoria Flash c’è un gate flottante che è separato dal canale da uno strato di ossido estremamente sottile che è tipicamente spesso solo 100 Å. È la qualità di questo strato che è cruciale per il funzionamento affidabile della memoria.

È l’accumulo di carica sul floating gate che è la chiave per il funzionamento della cella di memoria Flash.

Affidabilità e vita della memoria Flash

Quando la memoria Flash fu introdotta per la prima volta aveva una vita relativamente breve. L’uso ripetuto delle celle causava il degrado della memoria. Come tale la memoria Flash era usata solo per un numero limitato di cicli di lettura/scrittura.

Oggi la tecnologia della memoria Flash è stata notevolmente migliorata e l’affidabilità non è il problema che era. Tuttavia le memorie Flash incorporano uno schema di ciò che viene definito livellamento dell’usura per ridurre l’impatto sulle celle o aree della memoria che possono essere soggette a un uso elevato.

Il livellamento dell’usura controlla l’uso di diverse aree della memoria complessiva e cerca di usare tutte le aree allo stesso modo, livellando così l’uso.

Svantaggi della memoria flash & svantaggi

Come per ogni tecnologia ci sono vari vantaggi e svantaggi. È necessario considerarli tutti quando si determina il tipo di memoria ottimale da utilizzare.

Ovviamente quando si considera l’uso della memoria Flash in qualsiasi applicazione particolare, è necessario soppesare i vantaggi e gli svantaggi.

Tipi di memoria Flash

Ci sono due tipi fondamentali di memoria Flash. Anche se usano la stessa tecnologia di base, il modo in cui sono indirizzate per la lettura e la scrittura è leggermente diverso. I due tipi di memoria flash sono:

• memoria NAND Flash: Le memorie NAND Flash hanno una struttura diversa dalle memorie NOR. Questo tipo di memoria flash è accessibile in modo molto simile ai dispositivi a blocchi come i dischi rigidi. Quando le memorie NAND Flash devono essere lette, il contenuto deve prima essere impaginato nella RAM con mappatura della memoria. Questo rende essenziale la presenza di un’unità di gestione della memoria.
• Memoria NOR Flash: La memoria NOR Flash è in grado di leggere singole celle di memoria flash, e come tale si comporta come una ROM tradizionale in questa modalità. Per le funzioni di cancellazione e scrittura, i comandi vengono scritti sulla prima pagina della memoria mappata, come definito nella “common flash interface” creata da Intel.

NAND / NOR tradeoff: le memorie NAND Flash e NOR Flash possono essere utilizzate per diverse applicazioni. Tuttavia alcuni sistemi useranno una combinazione di entrambi i tipi di memoria Flash. Il tipo di memoria NOR è usato come ROM e la memoria NAND è partizionata con un file system e usata come area di memoria ad accesso casuale.

La memoria Flash è una forma particolarmente importante di memoria a semiconduttore. È ora ampiamente utilizzata ed è probabilmente una delle forme più importanti di archiviazione a medio termine.

Come menzionato la memoria Flash può essere vista in una varietà di forme e usi che vanno dalle chiavette di memoria Flash USB alle schede Compact Flash usate per le fotocamere, le schede SD nelle fotocamere le micro schede SD nei telefoni. Oltre a questo molti altri articoli di elettronica possono essere visti utilizzando la memoria Flash. Sta anche facendo significative incursioni nel mercato dei dischi rigidi dei computer, dove i dischi rigidi a stato solido sono ora ampiamente utilizzati.

In vista di tutte le applicazioni, la tecnologia della memoria Flash è una delle forme chiave della tecnologia della memoria a semiconduttore in uso oggi.

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