Technologie

Počátek vývoje flash pamětí spadá do 80. let 20. století a první technologie použitá byla založena na hradlech typu NOR, uvedla ji v roce 1988 firma Intel. Modifikace s použitím hradel NAND na sebe nenechala dlouho čekat a společnosti Samsung a Toshiba její použití publikovaly o rok později. Obě technologie používají stejnou paměťovou buňku, popsanou v kapitole Principy, liší se hlavně v použítí metod při programovaní a výmazu a zapojením jednotlivých paměťových buněk.

U technologie NOR se k programovaní používá metody hot-elektron injection a pro výmaz Fowler-Nordheimovo tunelovaní speciálně použitím drain-side tunelování. V zapojení je vlastní buňka větší, jelikož obsahuje také přístupový kontakt. Topologie zapojení je tedy taková, že umožňuje velice rychlý nádohodný přístup k uloženým datům.

U technologie NAND se docílilo k snížení spotřeby energie kvůli použití kvantově-mechanického jevu tunelovaní i v případě programovanání buňky. Paměťová buňka je zde menší (bez kontaktu) a zapojení je výkoné hlavně pro sekvenční přístup.

Z předchozího plyne i jejich oblast použití. Všude tam, kde je potřeba rychlý nahodilý přístup (např. uložení progrmového kódu) využijeme možnosti technologie NOR. Naopak technologie NAND je použita pro většinu uložných médii, jako např. paměťové karty.

Nové technologie

Jelikož od počátku vývoje flash pamětí uplynula nějaká doba, bych v tomto odstavci chtěl podat pár informací ohledně nových myšlenek a jejich vylepšení. Na uvodní stránce je obrázek aplikací flash pamětí rozdělen do dvou skupin označených jako SLC (většinou se používa SBC - simple-bit cell) a MLC. Jedná se o zkratky z single-level cell a multi-level cell a zde si právě osvětlíme co znamenají.

Na počátku 90. let 20. století byla flash paměť považována za potenciální náhradu pevných disků pro aplikace vyžadující malé objemy dat. Jedinou nevýhodou se ukazovaly pořizovací náklady flash pamětí. Tak roku 1992 odstartovala společnost Intel program na vývoj flash pamětí pomocí technologie MLC - multi-level cell. Paměťová buňka této technologie (založené na NOR technologii) je stejná jako popsaná v sekci Principy, změna spočívá v principu programování a hlavně čtení. Díky preciznější technologii je při čtení detekována konkrétní velikost proudu a podle počtu úrovní, které dokažeme detekovat, lze ukládat do jedné paměťové buňky více-bitovou informaci. Vlastní produkt, který disponoval schopností nést v jedné buňce 2-bitovou informaci byl předveden v září roku 1997 pod názvem Intel StrataFlash®.

Obr. Výhoda MLC oproti SLC
Obr. Výhoda MLC oproti SLC (Intel - upraveno)

Společnost Intel šla však ještě dále a následných zlepšení výkonu dosáhla pomocí různých typů čtení (asynchronous page mode, synchronous burst mode) popsaných zde. Později v produktu Intel Wireless flash memory, představila Read-While-Write/Erase Operation (RWW/E), jež umožňuje čtení s možností současného výmazu či zápisu rozdělením paměti do oddílů (partitions).

Ostatní společnosti samozřejmě nemohly zůstat pozadu a tak postupem času daly svou MLB flash paměť do oběhu např. Samsung, Hitachi a Toshiba

Poslední zmíněná společnost (Toshiba) v květnu 2005 ohlásila vývoj technologie NANO FLASH™ určené pro vestavěné mikrořadiče. Tato technologie ma slučovat dobré vlastnosti NAND flash paměťových buněk a NOR flash obvodových vlastností za účelem vytvoření vestavěné paměti s vysokou hustotou a velice malou spotřebou. NANO FLASH™ technologie tedy používá NOR architekturu s paralelně zapojenými paměťovými buňkami k dosažení krátké nahodilé doby přístupu a používá metody NAND technologie pro výmaz i zápis pro rychlý zápis a nízkou spotřebu.

S různými možnostmi čtení, pro zvýšení výkonu, experimentovala i firma Micron a výsledek prezentovala v prosinci loňského roku v článku o tzv. PAGE READ CACHE MODE.

Dle počtu oznámení za poslení rok je zřejmé, že firmy s technologií flash pamětí a jejich vylepšení počítají i do budoucna jako klíčovým paměťovým prvkem do "embedded" zařízení.