1.1.4 Архітектура флеш-пам'яті
Існує кілька типів архітектури (організацій з'єднань між осередками) флеш-пам'яті. Найбільш поширеними в даний час є мікросхеми з організацією NOR і NAND.
1.1.5 Тип пам’яті NOR
Назва NOR веде свій родовід від логічної операції Not OR (не "або"): якщо хоча б один з транзисторів, підключених до лінії бітів, включений, то зчитується "0". NOR-ОR осередки працюють подібним з EPROM способом. Кожен транзистор-осередок підключений до трьох ліній: Word Line (лінія слів), Select Line (лінія вибірки) і Bit Line (лінія біт). Вибірка здійснюється шляхом подачі високої напруги на Word Line, підключену до затвору, і спостереження за різницею потенціалів між Select Line (джерело) і Bit Line (стік). Якщо на плаваючому затворі знаходилася достатня кількість електронів, то їх негативне поле перешкоджало протіканню струму між витоком і стоком, і напруга залишалася високою. Такий стан покладається в термінах флеш-пам'яті нулем, в протилежному випадку зчитується одиниця.
Рисунок 1.2 – Архітектура NOR
Інтерфейс - паралельний. Можливо як довільне читання, так і запис.
Програмування - методом інжекції "гарячих" електронів.
Стирання - методом Тунелювання Фаулера-Нордхейма.
Переваги - швидкий довільний доступ, можливість побайтного запису. Недоліки - повільний запис і стирання.
Основні виробники: AMD, Intel, Sharp, Micron, Ti, Toshiba, Fujitsu, Mitsubishi, SGS-Thomson, STMicroelectronics, SST, Samsung, Winbond, Macronix, NEC, UMC.
З двох типів має найбільший розмір осередку, а тому погано масштабується єдиний тип пам'яті, який працює на двох різних напругах. Ідеально підходить для зберігання коду програм (PC BIOS, стільникові телефони), являє собою ідеальну заміну звичайному EEPROM.
1.1.6 NAND
NAND є найвигіднішим, з точки зору економії простору, способом організації осередків. Транзистори підключаються до бітових ліній групами, тобто послідовно. Якщо всі групи транзисторів відкриті, включені, Bit Line заземлюється, напруга між нею і Word Line падає до нуля: спрацьовує логіка Not AND (не "і") - якщо всі елементи рівні 1, то видається 0. Правда, зчитування ускладнено внаслідок падіння напруги на гірлянді транзисторів, однак швидкість обігу підвищується за рахунок адресації відразу цілої групи бітів. При довільному доступі гідність перетворюється в недолік, і NAND-чіпи зазвичай відрізняються від NOR наявністю додаткового внутрішнього кеша. З огляду на все вищесказане, NAND-пам'ять є найбільш підходящий тип пам'яті для пристроїв, орієнтованих на блоковий обмін: MP3 плеєрів, цифрових камер і як замінник жорстких дисків.
Доступ - довільний, але невеликими блоками, які можна розглядати як кластери жорсткого диска.
Інтерфейс - послідовний, довільне читання і запис неможливий. Не дуже підходить для задач, що вимагають довільного доступу до даних.
Переваги - запис і стирання інформації здійснюються на високій швидкості, розмір блоку невеликий.
Недоліки - відносно повільний довільний доступ, неможливість побайтного запису, необхідність використовувати внутрішній кеш.
Рисунок 1.3 – Архітектура NOR [12]
Основні виробники - Toshiba, AMD / Fujitsu, Samsung, National, Mitsubishi.
Програмування - Тунелюванням Фаулера-Нордхейма, на відміну від NOR-пам'яті.
Стирання - Тунелюванням Фаулера-Нордхейма, в цьому схожість з NOR-пам'яттю.
Розвиток технології флеш-пам'яті відбувається, в основному, в області вдосконалення конструкції осередків. Так, з'явилися варіанти з двома транзисторами: один з пари є звичайним транзистором, що ізолює осередок від Word Line. Завдяки цьому вдалося позбутися від паразитних перехресних наведень, що виникають при стирання однієї зі сторінок даних, а також знизити напругу програмування. Причому другий транзистор займає зовсім небагато місця, оскільки він позбавлений функції запам'ятовування "конденсатора" і великого плаваючого затвора.