Всемогущий Flash

Докучаев Дмитрий aka Forb

Спецвыпуск Xakep, номер #034, стр. 034-044-3

Если на “плавающем” затворе имеется заряд, то обычного напряжения (которое подается при чтении Flash) недостаточно. Поэтому при записи применяют метод инжекции электронов. Суть его заключается в следующем: на управляющий затвор и исток подается высокое напряжение (причем на затворе оно в два раза выше). Благодаря этому напряжению, электроны способны преодолеть тонкую пленку диэлектрика и попасть на “плавающий” затвор. Такой процесс получил название “инжекция горячих электронов” (термин “горячий” условен, электроны были названы так, потому что обладают высокой энергией, которой хватает для преодоления диэлектрика).

Чтобы стереть информацию из памяти, достаточно подать высокое положительное напряжение на исток. Под его воздействием отрицательные электроны с “плавающего” затвора (благодаря туннельному эффекту) переходят в область истока. Процесс продолжается до полной разрядки затвора. Ускорить метод туннелирования электронов можно путем подачи дополнительного высокого отрицательного напряжения на управляющий затвор. При этом электроны с “плавающего” затвора будут отталкиваться в сторону диэлектрика, а время эффекта значительно уменьшится.

Прогрессивное развитие Flash

Мы рассмотрели простейший случай, когда каждая ячейка Flash хранит один бит информации и состоит из одного полевого транзистора. Прогресс не стоит на месте, через несколько лет после выпуска чудо-микросхемы были проведены успешные испытания флешек, в которых ячейка хранила уже два бита. Естественно, что на такую память можно было записать в два раза больше информации. В настоящее время уже существуют теоретические разработки памяти с четырехбитными ячейками.

Как же устроена такая ячейка? Ведь из курса архитектуры известно, что наличие заряда означает 1, отсутствие 0, остальные значения представить невозможно. На самом деле, в микросхеме с MLC (Multi Level Cell) существует различие величин заряда, которые накапливаются на “плавающем” затворе. Благодаря этому различию, информация в ячейке может быть представлена различными битовыми комбинациями. Величину заряда на затворе можно определить измерением порогового (максимального) напряжения транзистора и по итогам этого измерения представить битовую комбинацию.

Перезапись и стирание Flash значительно изнашивает микросхему, поэтому технологии производства памяти постоянно совершенствуются, внедряются оптимизирующие способы записи микросхемы, а также алгоритмы, направленные на равномерное использование всех ячеек в процессе работы.

Виды доступа к Flash-memory

Различают три метода доступа к микросхеме: обычный, пакетный и страничный. Все они используются в зависимости от ситуации.

1.Обычный доступ. Тут ничего сложного. Происходит обычное асинхронное чтение определенных ячеек. Используется, когда необходимо считать малое количество информации с микросхемы памяти.