معلومات

كيف تعمل ذاكرة فلاش: العملية

كيف تعمل ذاكرة فلاش: العملية


مثل جميع أشكال ذاكرة أشباه الموصلات وتقنيات الإلكترونيات الأخرى ، فإنه يساعد على فهم كيفية عمل ذاكرة فلاش.

في الواقع ، فإن تشغيل تقنية ذاكرة الفلاش مشابه جدًا لتلك الخاصة بتقنية EPROM القديمة التي فقدت استخدامها ، لكن المفاهيم متشابهة جدًا ، على الرغم من أن Flash يعمل بطريقة أكثر ملاءمة.

أساسيات تشغيل ذاكرة الفلاش

تستطيع ذاكرة الفلاش توفير ذاكرة عالية الكثافة لأنها لا تتطلب سوى مكونات قليلة لتكوين كل خلية ذاكرة. في الواقع ، يشبه هيكل خلية الذاكرة إلى حد كبير EPROM.

تتكون كل خلية ذاكرة فلاش من القناة الأساسية مع إلكترودات المصدر والصرف مفصولة بالقناة بطول 1 ميكرومتر. يوجد فوق القناة في خلية ذاكرة الفلاش بوابة عائمة يتم فصلها عن القناة بواسطة طبقة أكسيد رفيعة للغاية والتي يبلغ سمكها عادةً 100 فقط. إن جودة هذه الطبقة أمر حاسم للتشغيل الموثوق للذاكرة.

يوجد فوق البوابة العائمة بوابة التحكم. يستخدم هذا لشحن سعة البوابة أثناء دورة الكتابة.

في حالة EPROMs التقليدية ، يتم مسح رقائق الذاكرة هذه عن طريق تطبيق ضوء الأشعة فوق البنفسجية. لتلائم أجهزة الذاكرة هذه نافذة شفافة يمكن أن تتعرض للأشعة فوق البنفسجية. لكن هذه العملية تستغرق ما يصل إلى عشرين دقيقة. كما تتطلب إزالة شريحة الذاكرة من دائرتها ووضعها في ممحاة خاصة حيث يمكن احتواء ضوء الأشعة فوق البنفسجية.

تعمل خلية ذاكرة الفلاش عن طريق تخزين الشحن على البوابة العائمة. سيحدد وجود الشحنة بعد ذلك ما إذا كانت القناة ستعمل أم لا. أثناء دورة القراءة ، يتوافق الرقم "1" عند الإخراج مع كون القناة في حالة مقاومة منخفضة أو حالة تشغيل.

تعد برمجة خلية ذاكرة الفلاش أكثر تعقيدًا بعض الشيء ، وتتضمن عملية تعرف باسم حقن الإلكترون الساخن. عند البرمجة ، يتم توصيل بوابة التحكم بـ "جهد برمجة". سيشهد الصرف بعد ذلك جهدًا يبلغ حوالي نصف هذه القيمة أثناء وجود المصدر على الأرض. يقترن الجهد على بوابة التحكم بالبوابة العائمة من خلال العازل الكهربائي ، مما يرفع البوابة العائمة إلى جهد البرمجة ويعكس القناة تحتها. ينتج عن هذا أن إلكترونات القناة لها سرعة انجراف أعلى وزيادة الطاقة الحركية.

يؤدي الاصطدام بين الإلكترونات النشطة والشبكة البلورية إلى تبديد الحرارة التي ترفع درجة حرارة السيليكون. في جهد البرمجة ، وجد أن الإلكترونات لا تستطيع نقل طاقتها الحركية إلى الذرات المحيطة بالسرعة الكافية وتصبح "أكثر سخونة" وتنتشر في أماكن أبعد ، وكثير منها نحو طبقة الأكسيد. تتغلب هذه الإلكترونات على 3.1 فولت (إلكترون فولت) اللازمة للتغلب على الحاجز وتتراكم على البوابة العائمة. نظرًا لعدم وجود طريقة للهروب ، يظلون هناك حتى يتم إزالتهم بواسطة دورة محو.

تستخدم دورة محو ذاكرة الفلاش عملية تسمى نفق فاولر-نوردهايم. تبدأ العملية عن طريق توجيه جهد البرمجة إلى المصدر ، وتأريض بوابة التحكم وترك الصرف عائمًا. في هذه الحالة تنجذب الإلكترونات نحو المصدر وتقوم بنفق البوابة العائمة ، مروراً بطبقة الأكسيد الرقيقة. هذا يترك البوابة العائمة خالية من الشحن.

بشكل عام ، يتم إجراء عملية المسح فقط لبضعة أجزاء من الثانية. عند الانتهاء ، يتم فحص كل خلية ذاكرة فلاش في الكتلة للتأكد من محوها تمامًا. إذا لم يتم بدء دورة محو ثانية.

برمجة ذاكرة فلاش

في الأيام الأولى لذاكرة الفلاش ، كان أحد العوامل المقيدة في استيعابها هو موضوع برمجة ذاكرة فلاش لأن لديهم عددًا محدودًا من دورات برنامج محو. كان هذا بسبب الانهيار المدمر لطبقة أكسيد البوابة الرقيقة. كانت بعض الأمثلة المبكرة لذكريات الفلاش تحتوي على بضع مئات من الدورات فقط. الآن تم تحسين تقنية ذاكرة الفلاش بشكل كبير ويقتبس المصنعون أرقامًا تعني أن عمر ذاكرة الفلاش لم يعد مصدر قلق.

تم إحداث معظم هذا التحسن في ذاكرة الفلاش من خلال تحسين جودة طبقة الأكسيد. عندما يتم العثور على عينات من رقائق ذاكرة فلاش ذات عمر افتراضي أقل ، فعادةً ما يكون سبب ذلك هو عدم تحسين عملية التصنيع لنمو الأكسيد. الآن برمجة ذاكرة فلاش ليست مشكلة وعند استخدام ذاكرة فلاش ، لا يتم التعامل مع الرقائق ، في حدود المعقول ، كعناصر ذات عمر محدود.

الوصول إلى ذاكرة فلاش

تختلف ذاكرة الفلاش عن معظم أنواع الذاكرة الإلكترونية الأخرى في أنه أثناء قراءة البيانات يمكن إجراؤها على عناوين فردية على أنواع معينة من ذاكرة الفلاش ، لا يمكن إجراء أنشطة المسح والكتابة إلا على كتلة من ذاكرة فلاش. حجم الكتلة النموذجي سيكون 64 أو 128 أو 256 كيلو بايت. من أجل استيعاب ذلك ، يجب أن يأخذ برنامج التحكم ذي المستوى المنخفض المستخدم لتشغيل ذاكرة الفلاش في الاعتبار هذا إذا كان سيتم تنفيذ عمليات القراءة والكتابة بشكل صحيح.

تقنية ذاكرة الفلاش قادرة على توفير كثافة عالية جدًا من الذاكرة ، والتي تعتبر هذه الأيام موثوقة للغاية ويمكن استخدامها لتخزين البيانات لمجموعة متنوعة من الأغراض - كل شيء بدءًا من وحدات ذاكرة فلاش على الرغم من بطاقات ذاكرة الكاميرا إلى ما يعادل القرص الصلب. محركات في أجهزة الكمبيوتر.


شاهد الفيديو: لن ترمي بالفلاشات وكروت الذاكرة الخارجية بعد اليوم! أصلحها بطريقة احترافية لم يشرحها أي شخص من قبل (قد 2021).