Flashmemória

típus	Nem felejtő memória

Felfedezés

Keltezett	1980

használat

Felhasználók	USB stick , memóriakártya , okostelefon , Basic Input Output System

A flash memória olyan tömeges memória félvezető, amely újraírható, vagyis olyan memória, amely rendelkezik egy véletlen hozzáférésű memória jellemzőivel, de amelynek az adatai nem tűnnek el egy leállítás során. A flash memória olyan memória cellákban tárolja az adatbiteket , amelyek megmaradnak az áramellátás megszüntetésekor.

A nagy sebességű, élettartam, alacsony fogyasztás (ami akár nulla a többi), hogy nagyon sok felhasználási területen alkalmazhatók: digitális fényképezőgépek, mobiltelefonok, nyomtatók és személyi asszisztensek (PDA), laptop vagy olvasó eszközökkel. És hangfelvétel, mint a digitális zenelejátszók , USB kulcsok . Ezenkívül az ilyen típusú memóriának nincsenek mechanikai elemei, ami nagy ellenállást nyújt a sokkokkal szemben.

Technológia

A flash memória az EEPROM egy olyan típusa, amely lehetővé teszi több memóriaterület módosítását egyetlen művelettel. A flash memória tehát gyorsabb, ha a rendszernek egyszerre több helyre kell írnia.

A flash memória alapvető cellaként egy MOS tranzisztort használ, amelynek lebegő kapuja a kapuoxid közepén, a csatorna és a kapu között van eltemetve. Az információt elektronok csapdázása tárolja ebben az úszó kapuban. Két mechanizmust használnak arra, hogy az oxid áthaladjon az elektronokon:

forró elektronok injektálása ;
az alagút hatása, amelyet akkor kapunk, ha nagyfeszültséget alkalmazunk az "igazi" kapura (úgynevezett vezérlő kapura).

A vakutechnikának két fő formája van: a NOR és a NAND vaku, az egyes tároló cellákhoz használt logikai kapu típusától függően.

Adatok írása és törlése a flash memóriában (ezt programozásnak hívják) különböző feszültségek alkalmazásával történik a cella bemeneti pontjain. Ezek a műveletek próbára tették az úszó kaput. Becslések szerint a flash memória akár 100 000 írást és törlést is képes támogatni, a kapuhoz használt oxid minőségétől függően.

Vannak kifejezetten flash memóriához tervezett fájlrendszerek : JFFS , JFFS2 , YAFFS , UBIFS . Többek között lehetővé teszik az ugyanazon a területen történő ismételt átírást annak érdekében, hogy meghosszabbítsák a flash memória élettartamát. Igényes alkalmazások (esetében SSD ), a gép közvetlenül integrálja a vezérlő végrehajtási kopás elosztó algoritmusok felelős forgalmazó írja egyenletesen az egész flash memória. Ezek a technikák lehetővé teszik ezen tartók élettartamának jelentős javítását, és ez annál is inkább igaz, mivel a chipek kapacitása nagy lesz (akkor a kopás valójában jobban eloszlik).

SEM

A NOR flash- , által feltalált Fujio Masuoka, alkalmazottja Toshiba, volt az első, hogy a kereskedelmi forgalomban által kifejlesztett Intel a 1988 . A törlés és az írás ideje hosszú, de rendelkezik címzési felülettel, amely véletlenszerű és gyors hozzáférést biztosít bármely pozícióhoz. Az adattárolást 100% -ban garantálja a gyártó. Alkalmas a közvetlenül ebből a memóriából végrehajtandó számítógépes adatok rögzítésére. Ezt a szolgáltatást XIP-nek ( eXecute In Place ) hívják . A NOR memória különösen alkalmas operációs rendszerek tárolására, például mobiltelefonokban (a NOR Flash fő piaca), TV-dekóderekben, alaplapokban vagy perifériáikban ( nyomtatók , kamerák stb.), Mert a kód közvetlenül ott futtatható.

A NAND-nál jóval magasabb költségei és korlátozott sűrűsége miatt általában nem használják tömeges tárolásra.

NAND

NAND flash- követett 1989 , által forgalmazott Toshiba . Ez a memória gyorsabban törölhető és írható, nagyobb sűrűséget és alacsonyabb bitenkénti költséget kínál. Az I / O interfész azonban csak szekvenciális hozzáférést tesz lehetővé . Ez általában - rendszerszinten - korlátozza a tényleges olvasási sebességet, és bonyolítja a közvetlen indítást a NAND memóriájából. Ennek eredményeként kevésbé alkalmas, mint a NOR a gépi kód végrehajtására. Alacsonyabb ára miatt sok asszisztensnél és mobiltelefonnál jelen van, mivel az oldal módú RAM blokkokban használja végrehajtási közegként. A gyártó általában nem garantálja a 100% -os adattárolást, de egy adott határérték alatti hibaarányt. Ez a korlátozott megbízhatóság megköveteli egy hibakezelő rendszer ( ECC - hibakód javítás , hibás blokkok kezelése stb.) Megvalósítását az alkalmazás szintjén - mint például a merevlemezek esetében. Ezért információ tárolására szolgál. Szinte az összes külső tömeges memória ( MMC kártya , USB stick , SD kártya és MS kártya ) ezt a technológiát használja.

2009 végén a Samsung megkezdte a 4 nm-es NAND flash memória chip gyártását, 30 nm-en vésve , és amelynek különlegessége a DDR ( double data rate ) típusú interfész . Bár az utóbbiak még mindig olyan teljesítményproblémákban szenvednek, amelyek azt jelentik, hogy nem használják SSD-kön , Ezek a chipek háromszor nagyobb átviteli sebességet kínálnának, mint az SDR ( single data rate ) interfészen alapulóak . Az olyan gyártók, mint a Toshiba, az IM Flash Technologies (Micron / Intel) és a Samsung MLC ( többszintű cella ) NAND Flash memóriákat használnak cellánként 2 bitet vagy TLC ( Triple level cell ) NAND cellákat 3 biteket cellánként (MLC 3PBC).

A flash memóriák számára nyitott interfész szabványt hozott létre az ONFI ( Open NAND Flash Interface ) nevű munkacsoport , amely különféle NAND flash memóriagyártókból áll, köztük az Intel, a Micron, a Phision Electronics, a SanDisk , az SK Hynix, a Sony és a Spansion .

2019-ben a Huawei P30 Pro telefonjának NAND chipje a gyártási költségek több mint 7% -ának felel meg.

Élettartam

2008-ban egy 2 bites cellánként többszintű cellát (MLC) tartalmazó flash memória cellát megbízhatóan csak az SLC ( egyszeres). 100–100 000-szeresére lehet írni . Egyszintű cella cellánként 1 bit. Ennek oka, hogy ezekhez az írásokhoz nagyobb feszültségek alkalmazása szükséges, mint pusztán az olvasás, ami fokozatosan károsítja az írott területet. Másrészt még az ismételt leolvasások sem okoznak neki kárt. A kopáseloszlási technika a gyártók szerint változó módszerekkel csökkenti ezt a hátrányt; néhány, a számítógép merevlemezének pótlására szánt memóriában azonban megfigyelhető lett volna az írásra érzékeny lassulások használata a blokkok egymást követő áthelyezése miatt.

A Sun és a Micron gyártók úgy tervezik, hogy ezt az élettartamot egymillió ciklusra növelik a NAND technológia SSD-kben történő felhasználásával . Végül a ferroelektromos memória , egy másik fejlesztés alatt álló flash technika promóterei utóbbinak 100 millió írási lehetőséget tulajdonítanak.

Egyes professzionális használatú meghajtók legfeljebb 2 petabájt írást értek el az állóképességi teszteken

Nagycsaládosok

A flash memóriáknak két fő családja van:

a kis berendezésekhez, például digitális fényképezőgépekhez vagy mobiltelefonokhoz tervezett memóriakártyák ;
az SSD-k , statikus tároló egységek a merevlemezek fokozatos cseréjéhez. Gyakran SSD- ként emlegetik őket .

Az elsőt a következő szakasz ismerteti. Az elektronikus lemezek főleg egyszintű cellákat használnak , egyes gyártók a kettős önbeillesztés (en) technikájával állítják elő őket . Sokkal rövidebb a válaszidejük és jobb az áteresztőképességük. Néhány gyártó terabájtos lemezeket gyártott 2010 végén . 2015-ben a gyártók többszintű cellákat is használnak : sokkal olcsóbbak az elfogadható teljesítmény érdekében.

Kártyatípusok

Röviden

Ábécé sorrendben:

CompactFlash (CF) ezek rövidített PCMCIA kártyák . Megkülönböztetik az I. típusú (CFI) és a II. Típusú (CFII) CompactFlash kártyákat, amelyek vastagsága eltér. A CompactFlash kártyákban találunk olyan Microdrive-okat is (az elsőeket az IBM indította el), amelyek mikrokemény merevlemezek. A jelenleg használt 2.0 szabvány által megengedett maximális kapacitás 137 GB . Ezt a kártyamodelt már régóta használják a professzionális kamerák. "MMC" multimédia kártyák kártyák az elavulás folyamatában az SD javára. MS vagy MemoryStick A Sony Corporation és a SanDisk fejlesztette ki . Van egy új formátum, a „MemoryStick Duo” és a „MemoryStick Pro Duo” is. MemoryStick Micro M2 Apró memória, amelyet a Sony Ericsson mobiltelefonokban használnak, általában adapterrel együtt a szokásos MemoryStick meghajtókhoz. Secure Digital "SD" az MMC-hez hasonló formájúak, kissé vastagabbak és kompatibilisek velük (az MMC SD-olvasóba illeszkedik, és nem fordítva). Megkülönböztetik őket az adatok titkosításának és a "szerzői jogok" kezelésének lehetőségével. Mini SD A klasszikus SD csökkentett változata, amelyet néhány régi mobiltelefonnál használnak, általában adapterrel szállítják a klasszikus SD olvasókhoz. Micro SD vagy Transflash az SD apró változata, amelyet gyakran használnak mobiltelefonokban, és adapterrel is értékesítik a szokásos SD-khez. SDHC Az SD nagy kapacitású SD nagy kapacitású verziója, hogy meghaladja a 2 GB-os hagyományos SD határt, 3 formátumban kaphatók SD, Mini SD és Micro SD formátumban. 4 és 32 GB közötti kapacitást kínálnak . SDXC A 2010-től forgalmazott „SD eXtended Capacity” 64 GiB- től 2 TiB-ig (7,41 nap 25 Mb / s sebességgel) kínál. SM vékony tartó, fedélzeti elektronika nélkül. Veszélyeztetett: Azok a gyártók, akik támogatják ezt a formátumot, átálltak az xD Picture szolgáltatásra. Ezenkívül kétféle kártya létezik az áramellátástól függően (3 vagy 5 V ). SSFDC-nek is hívják (az angol Solid State Floppy Disk Card-ról ). xD kártya az Olympus és a Fujifilm által kifejlesztett formátum , amely a SmartMedia helyébe lép. Sokkal kisebb méretű és gyorsabb, de drágább. Csak az Olympus folytatja kompakt digitális fényképezőgépek gyártását xD kártyák felhasználásával.

Az SD formátumok ma a legelterjedtebbek és a legolcsóbbak.

Részletesen

CompactFlash memória Memory Stick memória

A Memory Memory Stick (MS) egy közös típusú memóriakártya, amelyet a Sony és a SanDisk hozott létre 2000 januárjában . A Memory Stick kártyák architektúrája a NAND típusú flash memória áramkörökön ( EEPROM ) alapul . A Memory Memory Stick eredeti kicsi ( 21,5 mm x 50 mm x 2,8 mm ), amely megegyezik egy kis gyufásdobozéval, és súlya alig 4 g .

A Memory Stick már három dimenzióban kapható:

Memory Stick: 50 × 21,5 × 2,8 mm . Súly: 4 g ; ez a formátum túl nagy mérete miatt már nem kapható.
Memory Stick Duo : 31 × 20 × 1,6 mm . Súly: 2 g ;
Micro vagy M2 Memory Stick : 15 × 12,5 × 1,2 mm (225 mm 3 ) Súly: 1 g .

Ha a Memory Stick összezsugorodott, hogy illeszkedjen az ultrakompakt mobileszközökbe, akkor is ugyanazokat a funkciókat és teljesítményt nyújtja, mint a standard méretű Memory Stick. Csak a PRO, a PRO High Speed vagy a PRO-HG selejtezők tanúskodnak technikai különbségről. Ezért vannak adapterek a Duo vagy Micro kártyák behelyezéséhez és használatához a hagyományos Memory Stick olvasókban . Van egy is a Micro kártyák használatához a Duo kártyaolvasóban.

Az idő múlásával a Memory Sticks technikája is fejlődött:

Memóriakártya

soros átvitel, 20 MHz órajel .
kapacitások: 32, 64, 128 MB és 2 × 128 MB (memória kiválasztási funkcióval).
Elméleti olvasási sebesség: 2,5 MB / s (20 Mbit / s).
Elméleti írási sebesség: 2,5 MB / s (20 Mbit / s).

Memory Stick PRO és PRO nagysebességű

párhuzamos átvitel 4 biten, órajel 40 MHz-en . Soros átvitel kompatibilis.
kapacitások: 256, 512 MB , 1, 2 GB FAT fájlrendszer.
kapacitás: 4, 8, 16 GB : FAT32 fájlrendszer (azaz 8 GB-ból egyetlen fájl nem haladhatja meg a 4 GB-ot ).
Elméleti olvasási sebesség a PRO számára: 20 MB / s (160 Mbit / s).
Elméleti írási sebesség a PRO számára: 20 MB / s (160 Mbit / s).
a tesztek során elért írássebesség a PRO nagy sebességhez: 10 MB / s (80 Mbit / s).

Memory Stick PRO-HG

8 bites párhuzamos átvitel. Kompatibilis a 4 bites párhuzamos és soros átvitellel.
Elméleti olvasási sebesség: 30 MB / s (240 Mbit / s).
Elméleti 8 bites párhuzamos átviteli írási sebesség: 30 MB / s (240 Mbit / s).
Elméleti 4 bites párhuzamos átviteli írási sebesség: 20 MB / s (160 Mbit / s).

Az összes jelenlegi kártya Standard és Duo formátumban 10 érintkezős oldalsó csatlakozóval van felszerelve . A mikrokártyák 11 tűsek, és a jövőbeni PRO-HG technológiákhoz 14 tűs csatlakozóra lesz szükség . A régebbi eszközökkel való kompatibilitás érdekében a Memory Stick PRO és az újabb kártyák soros működésre is képesek, de alacsonyabb bitsebességgel. Az MS Pro olvasók képesek olvasni és írni klasszikus MS kártyákat, de a klasszikus MS olvasók nem tudnak írni és írni MS Pro kártyákat. Ezenkívül a 2 GB- nál nagyobb kapacitású Memory Stick PRO kártyák olvasásához a készüléknek nemcsak a Memory Stick PRO-t kell támogatnia, hanem a FAT32 fájlrendszert is . A „Magic Gate” technika a Sony szerzői jogi védelmi megoldása , amelyet különösen az ATRAC 3 audio formátumban használnak. Ez semmiképpen sem akadályozza meg, hogy az ilyen technikát nem használó eszközök (pl. Kamerák) a Magic Gate kártyákkal működjenek. Van egy sajátos modell is, az úgynevezett " Memory Select Function " funkcióval, amely fizikailag két egyenlő részre osztja a rendelkezésre álló memóriát . Az egyik vagy másik partíció választása a kártya hátoldalán található kapcsolóval történik.

Intelligens média memória

A SmartMedia memória a Toshiba és a Samsung által létrehozott típusú memóriakártya. Architektúrája a NAND típusú flash memória áramkörökön ( EEPROM ) alapul.

Kétféle SmartMedia kártya létezik, amelyek különböző feszültségeken működnek:

3,3 V SmartMedia kártyáknak a JOBBON van egy bevágása (pl .: fotó);
Az 5 V-os SmartMedia kártyák BAL bevágással rendelkeznek.

Az adatokhoz való hozzáférés egy 22 tűs chipen keresztül valósul meg . A Smartmedia kártya kapacitásától függetlenül a chip mérete és helye megegyezik. A memória elérési ideje körülbelül 25 µs az első hozzáférésnél, és 50 ns ciklus a későbbieknél.

A különböző kártyák összehasonlító méretei

Minden méret milliméterben van megadva, a térfogat mm³-ben és a tömeg grammban van megadva.

típus	Szélesség	Mélység	Vastagság	Térfogat (mm³)	Hozzávetőleges tömeg (g)
Secure Digital	24.	32	2.1	1613	3
MiniSD	20.3	20.3	1.3	536	2
Micro SD / TransFlash	15	11.	1.0	165	<1
CompactFlash I	42.6	36.4	3.3	5117	változó
CompactFlash II	42.6	36.4	5.	7753	változó
MultiMediaCard	24.	32	1.4	1075	2
SmartMedia	37	45	0,76	1265	2
Memóriakártya	21.5	50	2.8	3010	4
MemoryStick Duo	20	31	1.6	992	2
xD kép	24.9	20.1	1.8	901	3

Megjegyzések és hivatkozások

(in) " Nyílt NAND Flash interfész specifikáció " ,2012. szeptember 19(megtekintve 2014. július 5. )
Louis Royer, <https://www.lesnumeriques.com/telephone-portable/samsung-electronics-voit-resultats-trimestriels-fondre-56-pourcent-n88997.amp.html! „ A Samsung, a járulékos károk a” Huawei ügy „ ” , a www.lesnumeriques.com ,2019. július 5(megtekintve : 2019. július 6. ) .
(in) Mi a különbség entre SLC és MLC? , edn.com, 2006. március 29
Példa: Intel X25M (80 GB)
(in) Az Intel Mainstream SSD-k hosszú távú teljesítményelemzése , pcper.com, 2009. február 13
Sun és a Micron javítani kívánja a flash memóriák élettartamát a zdnet.fr oldalon, 2008. december 19-én.
flash chip hosszú életet teremtett , a vnunet.com helyszínen nem találtak szeptember 26, 2013
(in) Lásd a techreport.com webhelyre írt terabájtokat , hozzáférés: 2019. március 10
Toshiba 2009. augusztus 4-én jelentette be a 64 GB-os SDXC memóriakártyákat a clubic.com weboldalon
a www.memorystick.org oldalon található grafika szerint → Mi az a Memory Stick? → Memory Stick kapacitás trend.