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FLASH快閃記憶體 快閃記憶體的英文名稱是"Flash Memory",一般簡稱為"Flash",它屬於內存器件的一種,是一種不揮發性( Non-Volatile )內存。快閃記憶體的物理特性與常見的內存有根本性的差異:目前各類 DDR 、 SDRAM 或者 RDRAM 都屬於揮發性內存,只要停止電流供應內存中的數據便無法保持,因此每次電腦開機都需要把數據重新載入內存;快閃記憶體在沒有電流供應的條件下也能夠長久地保持數據,其存儲特性相當於硬碟,這項特性正是快閃記憶體得以成為各類便攜型數字設備的存儲介質的基礎。

1 flash memory的簡要介紹

性能比較
flash快閃記憶體是非易失存儲器,可以對稱為塊的存儲器單元塊進行擦寫和再編程。任何flash器件的寫入操作只能在空或已擦除的單元內進行,所以大多數情況下,在進行寫入操作之前必須先執行擦除。NAND器件執行擦除操作是十分簡單的,而NOR則要求在進行擦除前先要將目標塊內所有的位都寫為0。
由於擦除NOR器件時是以64~128KB的塊進行的,執行一個寫入/擦除操作的時間為5s,與此相反,擦除NAND器件是以8~32KB的塊進行的,執行相同的操作最多只需要4ms。
執行擦除時塊尺寸的不同進一步拉大了NOR和NADN之間的性能差距,統計表明,對於給定的一套寫入操作(尤其是更新小文件時),更多的擦除操作必須在基於NOR的單元中進行。這樣,當選擇存儲解決方案時,設計師必須權衡以下的各項因素。
● NOR的讀速度比NAND稍快一些。
● NAND的寫入速度比NOR快很多。
● NAND的4ms擦除速度遠比NOR的5s快。
● 大多數寫入操作需要先進行擦除操作。
● NAND的擦除單元更小,相應的擦除電路更少。
容量和成本
NAND flash的單元尺寸幾乎是NOR器件的一半,由於生產過程更為簡單,NAND結構可以在給定的模具尺寸內提供更高的容量,也就相應地降低了價格。
NOR flash佔據了容量為1~16MB快閃記憶體市場的大部分,而NAND flash只是用在8~128MB的產品當中,這也說明NOR主要應用在代碼存儲介質中,NAND適合於數據存儲,NAND在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和MMC存儲卡市場上所佔份額最大。
壽命(耐用性)
在NAND快閃記憶體中每個塊的最大擦寫次數是一百萬次,而NOR的擦寫次數是十萬次。NAND存儲器除了具有10比1的塊擦除周期優勢,典型的NAND塊尺寸要比NOR器件小8倍,每個NAND存儲器塊在給定的時間內的刪除次數要少一些。
壞塊處理
NAND器件中的壞塊是隨機分佈的。以前也曾有過消除壞塊的努力,但發現成品率太低,代價太高,根本不划算。
NAND器件需要對介質進行初始化掃描以發現壞塊,並將壞塊標記為不可用。在已製成的器件中,如果通過可靠的方法不能進行這項處理,將導致高故障率。
軟體支持
當討論軟體支持的時候,應該區別基本的讀/寫/擦操作和高一級的用於磁碟模擬和快閃記憶體管理演算法的軟體,包括性能優化。
在NOR器件上運行代碼不需要任何的軟體支持,在NAND器件上進行同樣操作時,通常需要驅動程序,也就是內存技術驅動程序(MTD),NAND和NOR器件在進行寫入和擦除操作時都需要MTD。
使用NOR器件時所需要的MTD要相對少一些,許多廠商都提供用於NOR器件的更高級軟體,這其中包括M-System的TrueFFS驅動,該驅動被Wind River System、Microsoft、QNX Software System、Symbian和Intel等廠商所採用。

2 flash memory的工作原理

應用
快閃記憶體
快閃記憶體的存儲單元為三端器件,與場效應管有相同的名稱:源極、漏極和柵極。柵極與硅襯底之間有二氧化硅絕緣層,用來保護浮置柵極中的電荷不會泄漏。採用這種結構,使得存儲單元具有了電荷保持能力,就像是裝進瓶子里的水,當你倒入水后,水位就一直保持在那裡,直到你再次倒入或倒出,所以快閃記憶體具有記憶能力。
與場效應管一樣,快閃記憶體也是一種電壓控制型器件。NAND型快閃記憶體的擦和寫均是基於隧道效應,電流穿過浮置柵極與硅基層之間的絕緣層,對浮置柵極進行充電(寫數據)或放電(擦除數據)。而NOR型快閃記憶體擦除數據仍是基於隧道效應(電流從浮置柵極到硅基層),但在寫入數據時則是採用熱電子注入方式(電流從浮置柵極到源極)。
場效應管工作原理場效應晶體管(Field Effect Transistor縮寫(FET))簡稱場效應管。一般的晶體管是由兩種極性的載流子,即多數載流子和反極性的少數載流子參與導電,因此稱為雙極型晶體管,而FET僅是由多數載流子參與導電,它與雙極型相反,也稱為單極型晶體管。它屬於電壓控制型半導體器件,具有輸入電阻高(108~109Ω)、雜訊小、功耗低、動態範圍大、易於集成、沒有二次擊穿現象、安全工作區域寬等優點,現已成為雙極型晶體管和功率晶體管的強大競爭者。
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