זיכרון פלאש. SSD. סוגי זיכרון פלאש. כרטיס זיכרון

פלאש זיכרון הוא סוג של זיכרון לטווח ארוך עבור מחשבים, שבו התוכן ניתן לתכנות מחדש או להסיר שיטה חשמלית. לשם השוואה עם פעולות זיכרון לקריאה בלבד לתכנות מחיק חשמלי מעליו ניתן לבצע את הבלוקים נמצאים במקומות שונים. זיכרון פלאש עולה הרבה פחות EEPROM, אז זה הפך את הטכנולוגיה הדומיננטית. במיוחד במצבים בהם יש צורך בשימור נתונים יציבה וארוכת טווח. השימוש בו מותר במגוון של נסיבות: נגני אודיו דיגיטליים, מצלמות, טלפונים ניידים וטלפונים חכמים, שבו ישנם יישומי אנדרואיד מיוחדים על כרטיס הזיכרון. בנוסף, הוא משמש מקל USB, המשמש באופן מסורתי כדי לאחסן מידע ולהעביר בין מחשבים. היא קבלה גנאי מסוים בעולם המשחקים, שבו הוא נכלל לעתים קרובות לתוך חלקה לאחסון נתונים על התקדמות המשחק.

תיאור כללי

פלאש זיכרון הוא סוג כי הוא מסוגל לאחסן מידע על הכרטיס שלך במשך זמן רב ללא שימוש כוח. בנוסף אפשר לציין גישה לנתונים במהירות גבוהה ביותר, והתנגדות הלם הקינטית טובה יותר בהשוואת הדיסקים הקשיחים. בזכות מאפיינים כאלה, זה הפך להיות התייחסות מכשירים פופולריים, מופעלים על ידי סוללות ומצברים. יתרון נוסף שאין להכחישה הוא כי כאשר כרטיס זיכרון פלאש נדחס לתוך מוצק, זה כמעט בלתי אפשרי להרוס כמה שיטות פיסיות סטנדרטיות, כך שהוא יכול לעמוד במים רותחים בלחץ גבוה.

גישה לנתונים ברמה נמוכה

שיטת גישה לנתונים, הממוקמת בזיכרון פלאש שונה מאוד מזו להחיל סוגים קונבנציונליים. גישה ברמה נמוכה מבוצעת על ידי הנהג. זיכרון RAM הרגיל מייד נענה לקריאות לקרוא מידע ולהקליט, מחזיר את התוצאות של פעולות כאלה, ואת מכשיר בזק הזיכרון הוא כזה שהוא ייקח זמן למחשבה.

המכשיר ואת עקרון הפעולה

כרגע, זיכרון פלאש נפוצה, אשר נועד odnotranzistornyh אלמנטים עם שער "צף". דרך זו ניתן לספק אחסון נתוני צפיפות גבוה בהשוואת RAM הדינמי, מחייב זוג טרנזיסטורים אלמנט קבלים. כרגע השוק רווי במגוון טכנולוגיות לבניית האלמנטים הבסיסיים עבור סוג זה של תקשורת, אשר מתוכננות על ידי יצרניות מובילות. ההבדל הוא מספר השכבות, שיטות של כתיבה ומחיקת מבנה מידע בארגון, אשר בדרך כלל מצוין בכותרת.

כרגע, ישנם כמה סוגים של שבבים כי הם נפוצים ביותר: NOR ו- NAND. הן בזיכרון טרנזיסטורים מתבצע חיבור לקווים קצת - במקביל בסדרה, בהתאמה. הסוג הראשון של גדלי תא הוא גדול למדי, ויש אפשרות גישה אקראית מהירה, המאפשרת לך לבצע תוכניות ישירות מזיכרון. השני מתאפיין במידות רשת קטנה יותר, כמו גם גישה סדרתית מהר כי הוא הרבה יותר נוח כאשר הצורך לבנות התקני בלוק מסוג זה יהיה לאחסן כמויות גדולות של מידע.

רוב המכשירים הניידים SSD משתמשת סוג זיכרון NOR. עכשיו, לעומת זאת, זה הופך מכשירים פופולריים יותר ויותר עם ממשק USB. הם משתמשים בזיכרון NAND מסוג. בהדרגה הוא מחליף את הראשון.

הבעיה העיקרית - שבריריות

הדוגמות הראשונות של סדרת ייצור כונני פלאש לא להשביע את רצון לקוחות במהירויות גבוהות. עכשיו, לעומת זאת, את המהירות ואת קריאת ההקלטה היא ברמה שניתן לצפות בסרט באורך מלא או לרוץ על מערכת ההפעלה של מחשב. מספר היצרנים כבר הוכיח את המכונה, שם הכונן הקשיח מוחלף זיכרון פלאש. אבל הטכנולוגיה הזאת יש חסרון מאוד משמעותי, אשר הופך למכשול כדי החלפת מוביל הנתונים של הדיסקים המגנטיים הקיימים. בשל אופייה של התקני זיכרון פלאש זה מאפשר מחיק ומידע כתיבת מספר מוגבל של מחזורי, שבו הוא בר השגה, גם עבור מכשירים ניידים קטנים ובינוניים, שלא לדבר על כמה פעמים זה נעשה במחשבים. אם אתה משתמש בסוג זה של תקשורת ככונן מצב מוצק במחשב, אז מהר מגיע למצב קריטי.

זאת בשל העובדה כי נסיעה כזאת בנויה על הנכס של טרנזיסטורי אפקט השדה לאחסן את "צף" שער המטען החשמלי, בהעדר או בנוכחות אשר הטרנזיסטור נתפסת לוגי אחד או אפס בינארי מערכת מספר. הקלטה ומחיקת נתונים אלקטרונים-זיכרון NAND מנהרה המיוצר על ידי שיטה של פאולר-Nordheim מעורבים דיאלקטרי. היא אינה דורשת מתח גבוה, המאפשר לך לבצע גודל תא מינימאלי. אבל בדיוק התהליך הזה מוביל להידרדרות פיזית של תאים, מאז הזרם החשמלי במקרה הזה גרם האלקטרונים לחדור לשער, שביר מחסום דיאלקטרי. עם זאת, חיי מדף מובטחים של זיכרון כזה הוא עשר שנים. שבב פחת הוא לא בגלל קריאת המידע, אלא בגלל הפעילות למחוק שלה ולכתוב, כי קריאה אינה דורשת שינויים במבנה של תאים, אבל רק עובר זרם חשמלי.

באופן טבעי, יצרני זיכרון העובדים באופן פעיל בכיוון של הגדלת חיי השירות של כונני מצב מוצקים מסוג זה: הם קבועים כדי להבטיח אחידות של ההקלטה / מחיקת תהליכים בתאים של מערך לאחד לא ללבוש יותר מאחרים. עבור נתיב תוכנית איזון עומסים משמשים רצוי. לדוגמא, כדי לחסל את התופעה הזאת חל על "ללבוש פילוס" טכנולוגיה. הנתונים הם לעתים קרובות נתונים לשינויים, להזיז את מרחב הכתובות של זיכרון פלאש, כי שיא פעילות מבוצע בהתאם לכתובות פיסיות שונות. כל בקר מצויד אלגוריתם יישור משלה, כך שזה מאוד קשה להשוות את היעילות של מודלים שונים כמו בפרטי הביצוע לא נמסרו. כמידי שנה נפח כונני הבזק נעשים יותר צורך להשתמש אלגוריתמים יעילים יותר המסייעים להבטיח את היציבות של ביצועי המכשיר.

פתרון בעיות

אחת הדרכים היעילות ביותר להילחם בתופעת ניתנה כמות מסוימת של יתירות זיכרון, שבאמצעותו אחידות של עומס מובטחת ותיקון שגיאות באמצעות אלגוריתמים מיוחדים להחלפת גושי פיזית שילוח הגיוני המתרחשים עם שימוש כבד של מקל זיכרון. וכדי למנוע אובדן מידע תא, פגום, חסום או הוחלף על ידי הגיבוי. תוכנות כאלה מאפשרות לחסום הפצה כדי להבטיח אחידות של העומס על ידי הגדלת המספר מחזורי על ידי 3-5 פעמים, אבל זה לא מספיק.

כרטיס זיכרון והתקני אחסון דומים אחרים מאופיינים העובדה בתחום השירות שלהם מאוחסנת עם שולחן מערכת קבצים. זה מונע מידע לקרוא כשלים ברמה הלוגית, למשל, שגויים או ניתוק ההפסקה הפתאומית של אספקת האנרגיה חשמלית. וממתי באמצעות התקנים נשלפים הניתנים במערכת במטמון, את הדריסה התכופה יש את ההשפעה ההרסנית ביותר על תוך שולחן בספריית הקצאת קבצים. וגם תוכניות מיוחדות עבור כרטיסי זיכרון הם לא יוכלו לעזור במצב זה. לדוגמה, עבור טיפול משתמש יחיד מועתק אלפי קבצים. וזה, כנראה, רק פעם אחת להחיל את אבני הקלטה שבה הם ממוקמים. אבל באזור השירות תואם עם כל עדכון כל קובץ, כלומר, טבלת הקצאה עברה אלף הליך זה פעמים. מסיבה זו, מלכתחילה ייכשל בלוקים כבושים על ידי נתונים אלה. "פילוס ללבוש" טכנולוגיה עובד עם יחידות כאלה, אבל יעילותו מוגבלת. ואז זה לא משנה מה אתה משתמש במחשב שלך, כונן הפלאש יינזק אפילו כשזה מסופק על ידי היוצר.

ראוי לציין כי הגדלת הקיבולת של מכשירים כאלה הביא שבבי רק העובדה כי המספר הכולל של מחזורי כתיבת הירד, שכן התא הופך קטן, הדורשים מתח פחות וכדי להפיג מחיצות תחמוצת שמבודדות "צף שער." והנה המצב הוא כזה העלייה בקיבולת של מכשירים המשמש את בעיית האמינות שלהם הפכה מחמירה יותר ויותר וכרטיס בכיתה הוא עכשיו תלוי בגורמים רבים. פעולה אמינה של החלטה כזו נקבעת לפי התכונות הטכניות שלה, כמו גם את מצב השוק השורר כרגע. בשל התחרות העזה נאלץ יצרנים לקצץ בעלויות ייצור בכל דרך. כולל על ידי פישוט העיצוב, השימוש ברכיבים של מערכת זולה, לבקרת ייצור והיחלשות בדרכים אחרות. לדוגמא, כרטיס הזיכרון "סמסונג" יעלה יותר מאשר עמיתיהם הפחות ידועים, אך האמינות שלה היא הרבה פחות בעיות. אבל גם כאן קשה לדבר על העדר המוחלט של בעיות, ורק על המכשירים לחלוטין יצרנים ידועים קשים לצפות למשהו יותר.

סיכויי פיתוח

אמנם יש יתרונות ברורים, ישנם מספר חסרונות שמאפיינים את כרטיס SD-זיכרון, מניעת התפשטות נוספת של היישום שלה. לכן נשמר בחיפוש מתמיד אחר פתרונות חלופיים בתחום זה. כמובן, קודם כל לנסות לשפר סוגים קיימים של זיכרון פלאש, אשר אינו מובילים לשינויים יסודיים מסוימים בתהליך הייצור הקיים. אז אין ספק אחת בלבד: חברות מעורבות בייצור של סוגים אלה של כוננים, תנסינה להשתמש מלוא הפוטנציאל שלה, לפני שעבר סוג אחר של שיפור טכנולוגיית מסורתית. לדוגמה, כרטיס זיכרון Sony מיוצר כיום מגוון רחב של נפחי, ולכן ההנחה היא שזה ותמשיך להימכר באופן פעיל.

עם זאת, עד כה, על היישום התעשייתי של הסף הוא מגוון שלם של טכנולוגיות אחסון חלופיות, שחלקם יכולים להיות מיושמות מייד עם קרות תנאי שוק נוחים.

RAM Ferroelectric (פראם)

טכנולוגיה העיקרון אחסון ferroelectric (RAM Ferroelectric, פראם) מוצע לבנות קיבולת הזיכרון הבלתי נדיף. הוא האמין כי המנגנון של הטכנולוגיה הזמינה, אשר מורכבת מחליף את הנתונים בתהליך קריאה לכל השינויים של המרכיבים הבסיסיים, מוביל בלימה מסוימת של פוטנציאל התקנים במהירות גבוהה. פראם - זיכרון, מאופיין בפשטות, אמינות גבוהה ומהירות פעולה. מאפיינים אלה הם כעת מאפיין של DRAM - RAM ידיף שקיימת כרגע. אבל אז עוד יתווספו, ואפשרות לאחסון לטווח ארוך של נתונים, אשר מאופיין כרטיס זיכרון SD. בין היתרונות של טכנולוגיה זו יכולה להיות התנגדות מכובדת לסוגים שונים של קרינה חודר כי ניתן לתבוע במכשירים מיוחדים המשמשים לעבודה בתנאים של רדיואקטיביות מוגברת או בחקר החלל. מנגנון אחסון מידע ממומש על ידי החלת אפקט ferroelectric. זה מרמז כי החומר הוא מסוגל לשמור על הקיטוב בהיעדר שדה חשמלי חיצוני. כל תא זיכרון פראם נוצר על ידי צבת Ultrathin הסרט של חומר ferroelectric בצורת גבישים בין זוג אלקטרודות מתכת שטוחה ויוצרת קבלים. הנתונים במקרה זה נשמרים בתוך המבנה הגבישי. הדבר מונע את השפעת דליפת תשלום, הגורמת לאובדן מידע. הנתונים בזיכרון-פראם נשמרים גם אם מתח חשמל.

RAM מגנטי (MRAM)

סוג נוסף של זיכרון, אשר נחשב כיום להיות מאוד מבטיח, הוא MRAM. הוא מאופיין על ידי ביצועים במהירות גבוהה יחסית-נדיפות. יחידת תא במקרה הזה הוא סרט מגנטי דק מונח על מצע סיליקון. MRAM הוא זיכרון סטטי. זה לא צריך שכתוב תקופתי, והמידע לא יאבד כאשר הכח כובה. נכון לעכשיו, רוב המומחים מסכימים כי סוג זה של זיכרון יכול להיקרא הטכנולוגיה דור הבאה בתור אב הטיפוס הקיים מדגים ביצועים במהירות גבוהים למדי. יתרון נוסף של פתרון זה הוא העלות הנמוכה של שבבי. זיכרון פלאש נעשה בהתאם לתהליך CMOS מיוחד. שבב MRAM יכול להיות מיוצר על ידי תהליך ייצור סטנדרטי. יתר על כן, החומרים עלולים לשמש אלו ששמשו מדיה מגנטית קונבנציונלית. לייצר קבוצות גדולות של שבבים אלה הוא הרבה יותר זול מאשר כל האחרים. תכונת MRAM-זיכרון חשוב היא היכולת לאפשר מיידית. זה חשוב במיוחד עבור התקנים ניידים. ואכן, זה סוג של תא נקבע לפי השווי של תשלום מגנטי, ולא חשמלי, כמו זיכרון פלאש הקונבנציונלי.

זיכרון המאוחד Ovonic (אום)

סוג נוסף של זיכרון, שבו חברות רבות פועלות באופן פעיל - זהו מצב מוצק כונן מבוסס מוליכים למחצה אמורפי. בבסיסו טמון בטכנולוגית שלב המעבר דומה עיקרון הקלטה על דיסקים קונבנציונליים. הנה השלב המדינה של החומר בתוך שדה חשמלי משתנה מן גבישי אמורפי. ושינוי זה מאוחסן בהעדר מתח. מחקלאות קונבנציונלית דיסקים אופטיים , מכשירים כאלה מאופיינים ב חימום המתרחשת על ידי פעולה של זרם חשמלי, לא לייזר. קריאה מתבצעת במקרה זה בשל השוני בחומרי יכולת הרעיוניים במדינות שונות, אשר נתפס על ידי חיישן הנסיעה. תיאורטית, פתרון כזה יש אחסון נתוני צפיפות גבוהה ואמינות מקסימלית, כמו גם מהירות מוגברת. דמות גבוהה הוא המספר המרבי של מחזורי כתיבה, אשר משתמשת בכונן המחשב, פלאש, במקרה זה מפגר בכמה סדרי גודל.

RAM Chalcogenide (CRAM) וזיכרון שינוי פאזה (PRAM)

טכנולוגיה זו מבוססת גם על הבסיס של מעבר פאזה כאשר חומר שלב אחד בשימוש במנשא משמש חומר אמורפי שאינו מוליך, והמנצח השני הוא גבישים. המעבר של תא הזיכרון ממצב אחד למשנו מתבצע על ידי שדה החימום החשמלי. שבבים כאלה מאופיינים התנגדות לקרינה מייננת.

מידע-רב שכבתי מוטבעת כרטיס (אינפו מיקה)

התקני עבודה בנויים על בסיס טכנולוגיה זו, המבוסס על העיקרון של הולוגרפיה סרט דק. המידע נרשם כדלקמן: תחילה יוצרים דימוי דו-ממדי מועבר ההולוגרמה של הטכנולוגיה CGH. קריאה של נתונים בשל קיבוע של קרן לייזר על קצה אחד של שכבות הקלטה, עובדי בגלבו אופטי. אור מתפשט לאורך ציר אשר מסודר במקביל למישור של השכבה, להרכיב את תמונת הפלט המתאים המידע רשם בעבר. הנתונים הראשוניים ניתן לקבל בכל רגע באמצעות אלגוריתם קידוד הפוך.

סוג זה של זיכרון לטובה עם מוליכי למחצה בשל העובדה כי מבטיחה צפיפות נתונים גבוהה, צריכת חשמל נמוכה ועלות הנמוכה של המוביל, בטיחות סביבתית והגנה מפני שימוש בלתי מורשה. אבל שכתוב כרטיס זיכרון מידע כזה אינו מאפשר, אפוא, יכול לשמש רק בתור אחסון לטווח ארוך, להחליף את מצע נייר או דיסקים אופטיים חלופיים הפצה של תוכן מולטימדיה.