Image Credit: Newark / element14 | Digi-Key Corporation
Czipy pamięci flash to elektrycznie kasowalne, programowalne, odczytywane pamięci (EEPROM), które mogą być kasowane i przeprogramowywane w blokach, a nie po jednym bajcie na raz. Ponieważ są one nieulotne, układy pamięci Flash nie wymagają stałego zasilania, aby zachować swoje dane. Chipy pamięci flash oferują niezwykle szybkie czasy dostępu, niskie zużycie energii i względną odporność na silne wstrząsy lub wibracje. Ich żywotność wynosi około 100 000 cykli zapisu – fakt ten sprawia, że pamięć Flash nie nadaje się do stosowania jako pamięć główna komputera. Zazwyczaj układy pamięci Flash są stosowane w urządzeniach przenośnych lub kompaktowych, takich jak aparaty cyfrowe, telefony komórkowe, pagery i skanery. Układy pamięci Flash są również wykorzystywane jako dyski półprzewodnikowe w laptopach oraz jako karty pamięci w konsolach do gier wideo.
Typy pamięci flash
Układy pamięci flash różnią się pod względem gęstości, rozmiaru bloku startowego, liczby słów, bitów na słowo, technologii bramek i cech specjalnych. Gęstość jest pojemność chipu w bitach. Rozmiar bloku rozruchowego jest zabezpieczony blok używany do przechowywania kodów rozruchowych. Liczba słów równa się liczbie wierszy, z których każdy przechowuje słowo pamięci i łączy się z linią słów w celu adresowania. Bity na słowo to liczba kolumn, z których każda łączy się z obwodem zmysłu / zapisu. Niektóre układy pamięci Flash obsługują technologię NAND lub bramy dostępu szeregowego. Inne urządzenia obsługują technologię NOR lub random access gate. W zakresie funkcji specjalnych, chipy pamięci Flash mogą być odczytywane albo w seriach bitów lub strona po stronie. Układy pamięci Flash, które zapewniają operację odczytu przy jednoczesnym zapisie (RWW), mogą być odczytywane i zapisywane w tym samym czasie.
Jak wybrać
Wybór układów pamięci Flash wymaga analizy specyfikacji wydajności, takich jak czas dostępu, przechowywanie danych, wytrzymałość, napięcie zasilania i temperatura pracy. Mierzony w nanosekundach (ns), czas dostępu wskazuje na szybkość pamięci i reprezentuje cykl, który rozpoczyna się, gdy CPU wysyła żądanie do pamięci i kończy się, gdy CPU otrzymuje żądane dane. Retencja danych to liczba lat, przez które układy mogą przechowywać dane bez konieczności ponownego ładowania. Wytrzymałość to maksymalna liczba cykli odczytu/zapisu, jaką mogą wytrzymać układy. Zakres napięć zasilania wynosi od – 5 V do 5 V i obejmuje napięcia pośrednie, takie jak -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 i 3,6 V. Niektóre układy pamięci Flash obsługują określony zakres temperatur i charakteryzują się specyfikacjami mechanicznymi i elektrycznymi odpowiednimi do zastosowań komercyjnych lub przemysłowych. Inne układy pamięci Flash spełniają poziomy przesiewu dla specyfikacji wojskowych (MIL-SPEC).
Wybór układów pamięci Flash wymaga analizy rodzin logicznych. Logika tranzystorowo-tranzystorowa (TTL) i technologie pokrewne, takie jak Fairchild Advanced Schottky TTL (FAST) wykorzystują tranzystory jako przełączniki cyfrowe. Natomiast układy logiczne ze sprzężeniem emiterowym (ECL) wykorzystują tranzystory do kierowania prądu przez bramki, które obliczają funkcje logiczne. Inna rodzina układów logicznych, CMOS (ang. complementary metal-oxide semiconductor) wykorzystuje kombinację tranzystorów MOSFET (ang. metal-oxide-semiconductor field effect transistors) typu p i n do implementacji bramek logicznych i innych obwodów cyfrowych. Rodziny układów logicznych dla układów pamięci Flash obejmują technologię przełączników poprzecznych (CBT), arsenek galu (GaAs), zintegrowaną logikę iniekcyjną (I2L) i krzem na szafirze (SOS). Dostępne są również układy logiczne typu gunning transceiver (GTL) i gunning transceiver logic plus (GTLP).
Opcje opakowań
Układy pamięci flash są dostępne w różnych typach obudów IC oraz z różną liczbą pinów i flip-flopów. Podstawowe typy opakowań układów scalonych to BGA (ball grid array), QFP (quad flat package), SIP (single in-line package) i DIP (dual in-line package). Dostępnych jest wiele wariantów opakowań. Na przykład, warianty BGA obejmują układy siatek plastikowo-kulkowych (PBGA) i układy siatek taśmowo-kulkowych (TBGA). Warianty QFP obejmują niskoprofilowe płaskie obudowy typu quad (LQFP) i cienkie płaskie obudowy typu quad (TQFP). Obudowy DIP są dostępne w wersji ceramicznej (CDIP) lub plastikowej (PDIP). Inne typy obudów IC to small outline package (SOP), thin small outline package (TSOP) i shrink small outline package (SSOP).