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Flash-Speicherchips sind elektrisch löschbare, programmierbare Festwertspeicher (EEPROM), die in Blöcken und nicht Byte für Byte gelöscht und umprogrammiert werden können. Da sie nicht flüchtig sind, benötigen Flash-Speicherchips keine konstante Stromversorgung, um ihre Daten zu behalten. Flash-Speicherchips bieten extrem schnelle Zugriffszeiten, einen geringen Stromverbrauch und sind relativ unempfindlich gegenüber starken Stößen oder Vibrationen. Sie haben eine Lebensdauer von ca. 100.000 Schreibzyklen – eine Tatsache, die Flash für den Einsatz als Computer-Hauptspeicher ungeeignet macht. Typischerweise werden Flash-Speicherchips in tragbaren oder kompakten Geräten wie Digitalkameras, Handys, Pagern und Scannern eingesetzt. Flash-Speicherchips werden auch als Solid-State-Disks in Laptops und als Speicherkarten für Videospielkonsolen verwendet.
Typen von Flash-Speicher
Flash-Speicherchips unterscheiden sich in Bezug auf Dichte, Boot-Block-Größe, Anzahl der Wörter, Bits pro Wort, Gate-Technologie und spezielle Eigenschaften. Die Dichte ist die Kapazität des Chips in Bits. Die Bootblockgröße ist ein gesicherter Block, der zum Speichern von Bootcodes verwendet wird. Die Anzahl der Worte entspricht der Anzahl der Zeilen, von denen jede ein Speicherwort speichert und zu Adressierungszwecken mit einer Wortleitung verbunden ist. Die Bits pro Wort sind die Anzahl der Spalten, von denen jede mit einer Lese-/Schreibschaltung verbunden ist. Einige Flash-Speicherchips unterstützen die NAND- oder Serial-Access-Gate-Technologie. Andere Bausteine unterstützen die NOR- oder Random-Access-Gate-Technologie. In Bezug auf besondere Eigenschaften können Flash-Speicherchips entweder in Bit-Bursts oder seitenweise gelesen werden. Flash-Speicherchips, die einen Read-While-Write (RWW)-Betrieb ermöglichen, können gleichzeitig gelesen und beschrieben werden.
Wie man auswählt
Die Auswahl von Flash-Speicherchips erfordert eine Analyse der Leistungsspezifikationen wie Zugriffszeit, Datenerhalt, Lebensdauer, Versorgungsspannung und Betriebstemperatur. Gemessen in Nanosekunden (ns) gibt die Zugriffszeit die Geschwindigkeit des Speichers an und stellt einen Zyklus dar, der beginnt, wenn die CPU eine Anforderung an den Speicher sendet und endet, wenn die CPU die angeforderten Daten erhält. Datenerhalt ist die Anzahl der Jahre, die Chips Daten ohne Nachladen behalten können. Die Ausdauer ist die maximale Anzahl von Lese-/Schreibzyklen, die Chips unterstützen können. Die Versorgungsspannungen reichen von – 5 V bis 5 V und umfassen Zwischenspannungen wie -4,5 V, -3,3 V, -3 V, 1,2 V, 1,5 V, 1,8 V, 2,5 V, 3 V, 3,3 V und 3,6 V. Einige Flash-Speicherchips unterstützen einen bestimmten Temperaturbereich und weisen mechanische und elektrische Spezifikationen auf, die für kommerzielle oder industrielle Anwendungen geeignet sind. Andere Flash-Speicherchips erfüllen die Screening-Levels für militärische Spezifikationen (MIL-SPEC).
Die Auswahl von Flash-Speicherchips erfordert eine Analyse der Logikfamilien. Transistor-Transistor-Logik (TTL) und verwandte Technologien wie Fairchild Advanced Schottky TTL (FAST) verwenden Transistoren als digitale Schalter. Im Gegensatz dazu verwendet die emittergekoppelte Logik (ECL) Transistoren, um den Strom durch Gatter zu leiten, die logische Funktionen berechnen. Eine weitere Logikfamilie, die komplementäre Metall-Oxid-Halbleiter (CMOS), verwendet eine Kombination aus p- und n-Typ Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFET), um Logikgatter und andere digitale Schaltungen zu implementieren. Zu den Logikfamilien für Flash-Speicherchips gehören die Cross-Bar-Switch-Technologie (CBT), Galliumarsenid (GaAs), integrierte Injektionslogik (I2L) und Silizium auf Saphir (SOS). Gunning Transceiver Logic (GTL) und Gunning Transceiver Logic Plus (GTLP) sind ebenfalls erhältlich.
Gehäuseoptionen
Flash-Speicherchips sind in einer Vielzahl von IC-Gehäusetypen und mit unterschiedlicher Anzahl von Pins und Flip-Flops erhältlich. Zu den grundlegenden IC-Gehäusetypen gehören Ball Grid Array (BGA), Quad Flat Package (QFP), Single In-Line Package (SIP) und Dual In-Line Package (DIP). Es sind viele Gehäusevarianten verfügbar. Zu den BGA-Varianten gehören zum Beispiel Plastic-Ball Grid Array (PBGA) und Tape-Ball Grid Array (TBGA). QFP-Varianten umfassen Low-Profile Quad Flat Package (LQFP) und Thin Quad Flat Package (TQFP). DIPs sind entweder in Keramik (CDIP) oder Kunststoff (PDIP) erhältlich. Weitere IC-Gehäusetypen sind Small Outline Package (SOP), Thin Small Outline Package (TSOP) und Shrink Small Outline Package (SSOP).