Як влаштована флеш-пам'ять?

Слова «флеш-пам`ять» зараз у всіх на вустах. Навіть першокласники в розмові часто використовують термін «флешка». Дана технологія з неймовірною швидкістю набула популярності. Мало того, багато аналітиків пророкують, що незабаром флеш-пам`ять, повністю замінить пристрої зберігання інформації на основі магнітних дисків. Що ж, залишається тільки спостерігати за розвитком прогресу і користуватися його благами. Дивно, але багато, кажучи про цю новинку, практично нічого не знають, що таке флеш-пам`ять. З одного боку, користувачеві потрібно, щоб пристрій працював, а як саме воно виконує свої функції - справа десята. Однак мати хоча б загальне уявлення необхідно кожній освіченій людині.

Що ж таке флеш-пам`ять?

Як відомо, в комп`ютерах є декілька видів запам`ятовуючих пристроїв: модулі оперативної пам`яті, вінчестери і оптичні диски. Останні два - це електромеханічні рішення. А ось оперативка - повністю електронний пристрій. Являє собою набір транзисторів, зібраних на кристалі спеціальної мікросхеми. Її особливість полягає в тому, що дані зберігаються до тих пір, поки на електрод бази в кожному керованому ключі подається напруга. Наразі ми трохи пізніше розглянемо докладніше. Флеш-пам`ять цього недоліку позбавлена. Проблему зберігання заряду без подачі зовнішньої напруги вдалося вирішити за допомогою транзисторів з плаваючим затвором. При відсутності зовнішнього впливу заряд в такому приладі може зберігатися досить тривалий час (не менше 10 років). Щоб пояснити принцип роботи, необхідно згадати основи електроніки.

Як влаштований транзистор?

Ці елементи отримали настільки широке застосування, що рідко, де вони не використовуються. Навіть у банальному вимикачі світла іноді встановлюють керовані ключі. Як же влаштований класичний транзистор? У його основі лежать два напівпровідникових матеріалу, один з яких володіє електронною провідністю (n), а інший доречний (p). Щоб отримати найпростіший транзистор, необхідно з`єднати матеріали, наприклад, у вигляді npn і в кожен блок підключити електрод. На один крайній електрод (емітер) подається напруга. Їм можна управляти, змінюючи величину потенціалу на середньому виведення (база). Зняття відбувається на колекторі - третій крайній контакт. Очевидно, що при зникненні напруги бази прилад повернеться в нейтральне стан. А ось пристрій транзистора з плаваючим затвором, що лежить в основі флешок, трохи інше: перед напівпровідниковим матеріалом бази розміщений тонкий шар діелектрика і плаваючий затвор - разом вони утворюють так званий «кишеню». При подачі плюсового напруги на базу транзистор буде відкритий, пропускаючи струм, що відповідає нулю в логіці. А от якщо на затвор помістити одиничний заряд (електрон), то його поле нейтралізує вплив потенціалу бази - прилад відмовиться закритим (одиниця логічна). Вимірюючи напруга між емітером і колектором, можна визначити наявність (або відсутність) заряду на плаваючому затворі. Приміщення заряду на затвор здійснюється за допомогою тунельного ефекту (Фаулер - Нордхейм). Для видалення заряду необхідно докласти високе (9 В) негативне напруга на базу і позитивне на емітер. Заряд піде з затвора. Так як технологія постійно розвивається, було запропоновано об`єднати звичайний транзистор і варіант з плаваючим затвором. Це дозволило «стирати» заряд більш низькою напругою і виробляти більш компактні пристрої (немає необхідності в ізолювання). Флеш-пам`ять USB використовує саме цей принцип (структура NAND).

Таким чином, об`єднавши подібні транзистори в блоки, вдалося створити пам`ять, в якій записані дані теоретично зберігаються без зміни десятки років. Мабуть, єдиний недолік сучасних флешок - обмеження на кількість циклів перезапису.