متنوع

أنواع وتقنيات ذاكرة أشباه الموصلات

أنواع وتقنيات ذاكرة أشباه الموصلات


تُستخدم ذاكرة أشباه الموصلات في أي تجميع إلكترونيات يستخدم تقنية معالجة الكمبيوتر. ذاكرة أشباه الموصلات هي المكون الإلكتروني الأساسي اللازم لأي تجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور قائم على الكمبيوتر.

بالإضافة إلى ذلك ، أصبحت بطاقات الذاكرة عناصر شائعة لتخزين البيانات مؤقتًا - كل شيء بدءًا من بطاقات الذاكرة المحمولة المستخدمة لنقل الملفات إلى بطاقات الذاكرة شبه الموصلة المستخدمة في الكاميرات والهواتف المحمولة وما شابه ذلك.

نما استخدام ذاكرة أشباه الموصلات ، وزاد حجم بطاقات الذاكرة هذه بسبب الحاجة إلى مساحات تخزين أكبر وأكبر.

لتلبية الاحتياجات المتزايدة لذاكرة أشباه الموصلات ، هناك العديد من الأنواع والتقنيات المستخدمة. مع تزايد الطلب ، يتم إدخال تقنيات ذاكرة جديدة ويتم تطوير الأنواع والتقنيات الحالية بشكل أكبر.

تتوفر مجموعة متنوعة من تقنيات الذاكرة المختلفة - كل واحدة مناسبة لتطبيقات مختلفة .. تتوفر أسماء مثل ROM و RAM و EPROM و EEPROM وذاكرة فلاش و DRAM و SRAM و SDRAM بالإضافة إلى F-RAM و MRAM وجديدة يتم تطوير أنواع لتمكين الأداء المحسن.

يتم عرض مصطلحات مثل DDR3 و DDR4 و DDR5 وغيرها الكثير وهذه تشير إلى أنواع مختلفة من ذاكرة أشباه الموصلات SDRAM.

بالإضافة إلى ذلك ، تتوفر أجهزة أشباه الموصلات بأشكال عديدة - دوائر متكاملة لتجميع اللوحات المطبوعة وبطاقات ذاكرة USB وبطاقات فلاش مدمجة وبطاقات ذاكرة SD وحتى محركات الأقراص الصلبة ذات الحالة الصلبة. تم دمج ذاكرة أشباه الموصلات في العديد من رقائق المعالجات الدقيقة كذاكرة مدمجة.

ذاكرة أشباه الموصلات: الأنواع الرئيسية

هناك نوعان أو فئتان رئيسيتان يمكن استخدامهما في تكنولوجيا أشباه الموصلات. تميز أنواع أو فئات الذاكرة هذه الذاكرة بالطريقة التي تعمل بها:

  • ذاكرة الوصول العشوائي - ذاكرة الوصول العشوائي: كما توحي الأسماء ، فإن ذاكرة الوصول العشوائي أو ذاكرة الوصول العشوائي هي شكل من أشكال تقنية ذاكرة أشباه الموصلات التي تُستخدم لقراءة البيانات وكتابتها بأي ترتيب - وبعبارة أخرى كما هو مطلوب من قبل المعالج. يتم استخدامه لمثل هذه التطبيقات مثل ذاكرة الكمبيوتر أو المعالج حيث يتم تخزين المتغيرات وغيرها على أساس عشوائي. يتم تخزين البيانات وقراءتها عدة مرات من وإلى هذا النوع من الذاكرة.

    تُستخدم ذاكرة الوصول العشوائي بكميات ضخمة في تطبيقات الكمبيوتر حيث تتطلب تكنولوجيا الحوسبة والمعالجة الحالية كميات كبيرة من الذاكرة لتمكينها من التعامل مع التطبيقات المتعطشة للذاكرة المستخدمة اليوم. العديد من أنواع ذاكرة الوصول العشوائي بما في ذلك SDRAM مع DDR3 و DDR4 وقريبًا يتم استخدام متغيرات DDR5 بكميات ضخمة.

  • ROM - ذاكرة للقراءة فقط: ROM هو شكل من أشكال تقنية ذاكرة أشباه الموصلات المستخدمة حيث تتم كتابة البيانات مرة واحدة ثم لا يتم تغييرها. في ضوء ذلك ، يتم استخدامه حيث يجب تخزين البيانات بشكل دائم ، حتى عند إزالة الطاقة - تفقد العديد من تقنيات الذاكرة البيانات بمجرد إزالة الطاقة.

    نتيجة لذلك ، يتم استخدام هذا النوع من تقنية ذاكرة أشباه الموصلات على نطاق واسع لتخزين البرامج والبيانات التي يجب أن تبقى على قيد الحياة عند إيقاف تشغيل الكمبيوتر أو المعالج. على سبيل المثال ، سيتم تخزين BIOS لجهاز الكمبيوتر في ROM. كما يوحي الاسم ، لا يمكن كتابة البيانات بسهولة على ذاكرة القراءة فقط. اعتمادًا على التقنية المستخدمة في ذاكرة القراءة فقط ، قد تتطلب كتابة البيانات في ذاكرة القراءة فقط أجهزة خاصة في البداية. على الرغم من أنه من الممكن في كثير من الأحيان تغيير البيانات ، إلا أن هذا الكسب يتطلب أجهزة خاصة لمحو البيانات الجاهزة لكتابة البيانات الجديدة.

كما يتضح ، هذان النوعان من الذاكرة مختلفان تمامًا ، ونتيجة لذلك يتم استخدامهما بطرق مختلفة جدًا.

تقع كل واحدة من تقنيات ذاكرة أشباه الموصلات الموضحة أدناه في أحد هذين النوعين من الفئات. تقدم كل تقنية مزاياها الخاصة ويتم استخدامها بطريقة معينة أو لتطبيق معين.

تقنيات ذاكرة أشباه الموصلات

هناك مجموعة كبيرة ومتنوعة من أنواع ROM و RAM المتوفرة. غالبًا ما يشتمل الاسم العام لتقنية الذاكرة على الأحرف الأولى من ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) أو ROM ، وهذا يعطي دليلًا عن النوع العام لتنسيق الذاكرة.

مع تقدم التكنولوجيا على قدم وساق ، لم يقتصر الأمر على انتقال التقنيات الراسخة إلى الأمام باستخدام تقنية SDRAM من DDR3 إلى DDR4 ثم إلى DDR5 ، ولكن يتم أيضًا تطوير ذاكرة الفلاش المستخدمة في بطاقات الذاكرة مثل التقنيات الأخرى.

بالإضافة إلى ذلك ، تظهر تقنيات الذاكرة الجديدة على الساحة وبدأت في إحداث تأثير في السوق ، مما يتيح لدوائر المعالج أداءً أكثر فعالية.

يتم تفصيل أنواع الذاكرة أو تقنيات الذاكرة المختلفة أدناه:

  • درهم: ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية هي شكل من أشكال ذاكرة الوصول العشوائي. يستخدم DRAM مكثفًا لتخزين كل بت من البيانات ، ويحدد مستوى الشحن على كل مكثف ما إذا كانت هذه البتة منطقية 1 أو 0.

    ومع ذلك ، فإن هذه المكثفات لا تحمل شحنتها إلى أجل غير مسمى ، وبالتالي يجب تحديث البيانات بشكل دوري. نتيجة لهذا التحديث الديناميكي ، اكتسب اسمه على أنه ذاكرة وصول عشوائي ديناميكية. DRAM هو شكل من أشكال ذاكرة أشباه الموصلات التي تستخدم غالبًا في المعدات بما في ذلك أجهزة الكمبيوتر الشخصية ومحطات العمل حيث تشكل ذاكرة الوصول العشوائي الرئيسية للكمبيوتر. تتوفر أجهزة أشباه الموصلات عادةً كدوائر متكاملة لاستخدامها في تجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور في شكل أجهزة مثبتة على السطح أو بشكل أقل تكرارًا الآن كمكونات تحتوي على الرصاص.


  • إيبروم: هذه ذاكرة للقراءة فقط قابلة للمسح كهربائيًا. يمكن كتابة البيانات على هذه الأجهزة شبه الموصلة ويمكن محوها باستخدام جهد كهربائي. يتم تطبيق هذا عادةً على دبوس المحو الموجود على الشريحة. مثل الأنواع الأخرى من PROM ، يحتفظ EEPROM بمحتويات الذاكرة حتى عند انقطاع التيار الكهربائي. أيضًا مثل الأنواع الأخرى من ROM ، فإن EEPROM ليست بنفس سرعة ذاكرة الوصول العشوائي.

  • إيبروم: هذه ذاكرة للقراءة فقط قابلة للمسح والبرمجة. يمكن برمجة هذه الأجهزة شبه الموصلة ثم مسحها في وقت لاحق. يتم تحقيق ذلك عادةً عن طريق تعريض جهاز أشباه الموصلات نفسه للأشعة فوق البنفسجية. لتمكين حدوث ذلك ، توجد نافذة دائرية في عبوة EPROM لتمكين الضوء من الوصول إلى سيليكون الجهاز. عندما يكون PROM قيد الاستخدام ، يتم تغطية هذه النافذة عادةً بواسطة ملصق ، خاصةً عندما تكون البيانات بحاجة إلى الاحتفاظ بها لفترة ممتدة.

    يقوم PROM بتخزين بياناته على شكل شحنة على مكثف. يوجد مكثف لتخزين الشحن لكل خلية ويمكن قراءته بشكل متكرر حسب الحاجة. ومع ذلك ، فقد وجد أنه بعد سنوات عديدة قد تتسرب الشحنة وقد تفقد البيانات.

    ومع ذلك ، كان هذا النوع من ذاكرة أشباه الموصلات يستخدم على نطاق واسع في التطبيقات التي تتطلب شكل من أشكال ذاكرة القراءة فقط ، ولكن حيث يلزم تغيير البيانات بشكل دوري ، كما هو الحال في بيئة التطوير ، أو حيث تكون الكميات منخفضة.

  • ذاكرة متنقله: يمكن اعتبار ذاكرة الفلاش تطورًا لتقنية EEPROM. يمكن كتابة البيانات عليها ويمكن محوها ، على الرغم من أنها في كتل فقط ، ولكن يمكن قراءة البيانات على أساس خلية فردية.

    لمسح مناطق الشريحة وإعادة برمجتها ، يتم استخدام جهد البرمجة عند المستويات المتوفرة داخل الأجهزة الإلكترونية. كما أنها غير متطايرة ، وهذا يجعلها مفيدة بشكل خاص. ونتيجة لذلك ، تُستخدم ذاكرة الفلاش على نطاق واسع في العديد من التطبيقات بما في ذلك بطاقات ذاكرة USB وبطاقات ذاكرة الفلاش المدمجة وبطاقات ذاكرة SD وأيضًا الآن محركات الأقراص الصلبة ذات الحالة الصلبة لأجهزة الكمبيوتر والعديد من التطبيقات الأخرى.


  • إف رام: ذاكرة الوصول العشوائي الكهربية هي تقنية ذاكرة وصول عشوائي لها العديد من أوجه التشابه مع تقنية DRAM القياسية. الاختلاف الرئيسي هو أنه يشتمل على طبقة حديدية كهربية بدلاً من الطبقة العازلة الأكثر شيوعًا وهذا يوفر قدرتها غير المتطايرة. نظرًا لأنها توفر قدرة غير متقلبة ، فإن F-RAM هي منافس مباشر لـ Flash.

  • مرام: هذه هي ذاكرة الوصول العشوائي المغناطيسية المقاومة ، أو ذاكرة الوصول العشوائي المغناطيسية. إنها تقنية ذاكرة RAM غير متطايرة تستخدم الشحنات المغناطيسية لتخزين البيانات بدلاً من الشحنات الكهربائية.

    على عكس التقنيات بما في ذلك DRAM ، والتي تتطلب تدفقًا ثابتًا للكهرباء للحفاظ على سلامة البيانات ، تحتفظ MRAM بالبيانات حتى عند إزالة الطاقة. ميزة إضافية هي أنه لا يتطلب سوى طاقة منخفضة للتشغيل النشط. نتيجة لذلك ، يمكن أن تصبح هذه التكنولوجيا لاعباً رئيسياً في صناعة الإلكترونيات الآن بعد أن تم تطوير عمليات الإنتاج لتمكين إنتاجها.


  • P-RAM / PCM: يُعرف هذا النوع من ذاكرة أشباه الموصلات باسم ذاكرة الوصول العشوائي لتغيير الطور أو ذاكرة الوصول العشوائي P-RAM أو ذاكرة تغيير الطور فقط ، PCM. يعتمد على ظاهرة يكون فيها شكل من أشكال تغير زجاج الكالكوجينيد هو الحالة أو الطور بين حالة غير متبلورة (مقاومة عالية) وحالة متعددة البلورات (مقاومة منخفضة). من الممكن اكتشاف حالة الخلية الفردية ومن ثم استخدام هذا لتخزين البيانات. حاليًا لم يتم تسويق هذا النوع من الذاكرة على نطاق واسع ، ولكن من المتوقع أن يكون منافسًا لذاكرة الفلاش.
  • حفلة موسيقية: هذا يرمز إلى ذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة. إنها ذاكرة أشباه موصلات لا يمكن كتابة البيانات إليها إلا مرة واحدة - والبيانات المكتوبة عليها دائمة. يتم شراء هذه الذكريات بتنسيق فارغ وتتم برمجتها باستخدام مبرمج PROM خاص.

    عادةً ما يتكون PROM من مجموعة من الروابط القابلة للانصهار والتي يتم "تفجير" بعضها أثناء عملية البرمجة لتوفير نمط البيانات المطلوب.

  • SDRAM: ذاكرة DRAM متزامنة. يمكن تشغيل هذا الشكل من ذاكرة أشباه الموصلات بسرعات أعلى من ذاكرة DRAM التقليدية. تتم مزامنته مع ساعة المعالج ويمكنه الاحتفاظ بمجموعتين من عناوين الذاكرة مفتوحة في وقت واحد. عن طريق نقل البيانات بالتناوب من مجموعة واحدة من العناوين ، ثم من الأخرى ، يقلل SDRAM التأخيرات المرتبطة بذاكرة الوصول العشوائي غير المتزامنة ، والتي يجب أن تغلق بنك عنوان واحد قبل فتح المجموعة التالية.

    يوجد ضمن عائلة SDRAM عدة أنواع من تقنيات الذاكرة التي يمكن رؤيتها. يشار إليها بالحرفين DDR - معدل بيانات مزدوج. DDR4 هي أحدث التقنيات حاليًا ، ولكن سيتبعها قريبًا DDR5 والتي ستوفر بعض التحسينات المهمة في الأداء.


  • SRAM: ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة. يكتسب هذا الشكل من ذاكرة أشباه الموصلات اسمه من حقيقة أنه ، على عكس DRAM ، لا تحتاج البيانات إلى التحديث ديناميكيًا.

    أجهزة أشباه الموصلات هذه قادرة على دعم أوقات قراءة وكتابة أسرع من ذاكرة DRAM (عادة 10 نانوثانية مقابل 60 نانوثانية للذاكرة الحيوية) ، بالإضافة إلى أن وقت الدورة أقصر بكثير لأنه لا يحتاج إلى التوقف بين الوصول. ومع ذلك فهي تستهلك طاقة أكبر ، فهي أقل كثافة وأغلى من ذاكرة DRAM. نتيجة لذلك ، يتم استخدام SRAM عادةً في ذاكرات التخزين المؤقت ، بينما يتم استخدام DRAM كتقنية ذاكرة أشباه الموصلات الرئيسية.


تتطور تقنية ذاكرة أشباه الموصلات بمعدل سريع لتلبية الاحتياجات المتزايدة لصناعة الإلكترونيات. لا يتم تطوير التقنيات الحالية نفسها فحسب ، بل يتم استثمار كميات كبيرة من الأبحاث في أنواع جديدة من تقنية ذاكرة أشباه الموصلات.

فيما يتعلق بتقنيات الذاكرة المستخدمة حاليًا ، يتم تطوير إصدارات SDRAM مثل DDR4 بشكل أكبر لتوفير DDR5 والذي سيوفر تحسينات كبيرة في الأداء. بمرور الوقت ، سيتم تطوير الذاكرة DDR5 لتوفير الجيل التالي من SDRAM.

تُرى أشكال أخرى من الذاكرة في جميع أنحاء المنزل على شكل بطاقات ذاكرة USB أو فلاش مضغوط أو بطاقات CF أو بطاقات ذاكرة SD للكاميرات والتطبيقات الأخرى بالإضافة إلى محركات الأقراص الصلبة ذات الحالة الصلبة لأجهزة الكمبيوتر.

تتوفر أجهزة أشباه الموصلات في مجموعة واسعة من التنسيقات لتلبية مجموعة PCB المختلفة والاحتياجات الأخرى.


شاهد الفيديو: الدارات المتكاملة - تقنيات تصنيع النبائط الإلكترونية (شهر اكتوبر 2021).