Всемогущий Flash

Докучаев Дмитрий aka Forb

Спецвыпуск Xakep, номер #034, стр. 034-044-1

(forb@real.xakep.ru)

История создания и принцип работы суперпамяти

Сегодня мы поговорим о памяти, а именно о том, как новая Flash-memory постепенно завоевывает свое законное первое место на полупроводниковом рынке.

Как известно, память бывает двух видов: энергозависимая и энергонезависимая. Так как Flash относится ко второму виду (питание необходимо лишь для процесса записи/перезаписи), рассмотрим историю развития энергонезависимой памяти.

Вначале был ROM...

Первой энергонезависимой памятью была ROM (ПЗУ) - Read Only Memory. Из названия становится понятно, что данный тип имеет единственный цикл записи. Он осуществляется сразу при производстве, путем нанесения алюминиевых дорожек между ячейками ROM литографическим способом. Наличие такой дорожки означает 1, отсутствие 0.

К сожалению, этот вид памяти не приобрел большой популярности, так как процесс изготовления микросхемы ROM занимает длительное время (от 4 до 8 недель). Но, как это ни парадоксально, стоимость памяти довольно низкая (естественно, при больших объемах производства), а информацию с нее можно стереть только молотком или паяльной лампой.

Начало положено!

Естественно, что ROM дело не ограничилось. Возникла острая необходимость в перезаписи памяти, а каждый раз выпускать ПЗУ с новыми данными было дорого и нерационально. Поэтому ROM сменила PROM (Programmable ROM). Микросхему с такой памятью можно было подвергнуть повторному (правда, единственному) прожигу с помощью специального устройства – программатора.

Дело в том, что PROM производилась немного по другой технологии. Дорожки между ячейками были заменены плавкими перемычками, которые могли быть разрушены путем подачи высокого напряжения на микросхему. Таким образом появляется единственный цикл перезаписи.

Поколение NVRWM. Рождение EPROM

Как было сказано выше, ROM и PROM относятся к виду неперезаписываемой энергонезависимой памяти. В 1971 году Intel выпускает совершенно новую микросхему памяти под аббревиатурой EPROM (Erasable Programmable ROM). Такую микросхему можно было подвергать неоднократной перезаписи путем облучения чипа рентгеновскими или ультрафиолетовыми лучами. Память, стираемая ультрафиолетом, появляется немного позднее и носит аббревиатуру UV-EPROM. В такой микросхеме имеется небольшое окошко с кварцевым стеклом. За ним находится кристалл (я уверен, ты не раз видел такие микросхемы в старых советских компьютерах ;)), который облучается ультрафиолетом. После стирания информации это окошко заклеивают.

Частичная перезапись данных по-прежнему остается невозможной, так как рентгеновские и ультрафиолетовые лучи изменяют все биты стираемой области в положение 1. Повторная запись данных осуществляется также на программаторах (как в ROM и EROM).

Вообще, EPROM была основана на МОП (металл-оксид-полупроводник) транзисторах. Запись данных в ячейки такого транзистора производилась методом лавинной инжекции заряда (о методах записи будет сказано ниже). Этот метод давал возможность неоднократно перезаписывать данные памяти (хотя количество циклов было ограниченным). Таким образом, вместе с EPROM рождается поколение NVRWM, что расшифровывается как NonVolatile Read-Write Memory. Но, несмотря на абсолютно новую технологию, этот вид был вытеснен с рынка другими видами памяти. Хочешь знать какими? Тогда читай дальше!