Qual é o “segredo” por trás do efeito não volátil das memórias Flash?

Question

Como wikipedia e outras fontes dizem:

"Flash memory is a non-volatile computer storage chip that can be electrically erased and reprogrammed. It was developed from EEPROM (electrically erasable programmable read-only memory) and must be erased in fairly large blocks before these can be rewritten with new data."

Até onde sei, para armazenar cada bit, uma memória não volátil deve usar uma das seguintes técnicas:

1. Usando o efeito "capacitador" de memórias voláteis, atualizando-as antes que elas perdessem sua carga. Isso é usado por memórias DRAM.
2. Usando um circuito de travamento biestável, como um circuito de flip-flop , para que ele não precise ser usado o mecanismo de revisão como DRAM, mas você ainda precisa energizá-lo, desligá-lo fará com que você perca todos os seus dados armazenados.
3. Usando pontos mecânicos e ópticos, filas magnéticas ou até mesmo usando "giros" para armazenar dados em formato binário ou ternário.

No entanto, não encontrei nenhuma dessas "técnicas" sendo usadas aqui. Se usar 1 ou 2, um memmory de Flash precisaria de pelo menos uma bateria de bordo para manter o circuito energizado (ou atualizado com outro circuito). Se usar 3, seria um disco rígido externo, o que não é o caso aqui.

Então, como uma memória Flash armazena seus bits? Existe outra técnica que eu não conheço que possibilitou as memórias Flash?

    

Answer 1

Apenas algumas pequenas correções, a memória DRAM é volátil em vez de não volátil como na sua pergunta. Os flip-flops também são voláteis, pois exigem energia para manter seu estado. As memórias voláteis perdem a coesão e, portanto, os dados armazenados, como é óbvio, quando a energia é removida. A definição de volátil pode ser vista aqui :

(Electronics & Computer Science / Computer Science) Computing (of a memory) not retaining stored information when the power supply is cut off.

A DRAM também tem o problema de perder seus dados mesmo quando está ativada e exige atualizações constantes para manter os dados.

Uma memória não volátil verdadeira, por comparação, não requer conexão de energia externa para manter os dados.

Antes que a EEPROMs e a memória Flash se tornassem tão comuns, a única maneira realista de conseguir uma memória não-volátil (reconhecidamente falsa) era usar algum tipo de backup de bateria. Isso significava que a quantidade de memória era altamente limitada, a fim de manter a corrente necessária ao mínimo e, portanto, aumentar a quantidade de tempo que os dados poderiam ser armazenados.

Hoje em dia, embora as tecnologias de memória não volátil tenham avançado consideravelmente e nos dado massivamente grandes densidades de dados, mas eles ainda não têm a resistência de gravação e velocidade bruta de seus primos voláteis.

Memória FLASH

Para a memória Flash Wikipedia fornece a melhor interpretação visual de uma célula de memória Flash (observe que este é um "NOR" gate e enquanto o processo é semelhante a um gate NAND, existem diferenças):

Basicamente,oseu"Portão Flutuante" nesta foto é onde seu bit de dados é armazenado, é uma área eletricamente isolada no circuito. Você passa uma corrente momentânea muito alta através dos contatos do gate (da fonte para drenar e topo "Control Gate") e como resultado desta alta corrente elétrons serão "injetados" no portão flutuante, armazenando um pouco lá .

Como o Portal Flutuante não tem conexões elétricas diretas, os elétrons injetados não podem fazer nada além de ficarem sentados ali, presos no portão.

O estado da porta flutuante pode ser determinado com bastante facilidade, pois afeta as características elétricas do circuito através da fonte e do dreno. O problema surge quando você tenta redefinir esse bit, ele requer uma corrente strong para mais uma vez "sugar" os elétrons do gate flutuante e isso causa danos no isolamento e, assim, limita o número de vezes que a célula pode ser gravada e apagada.

Os requisitos para alta corrente de apagamento significam que é um processo lento para apagar uma célula de memória e por isso é muito mais lento que a DRAM, que pode ser alterada rapidamente e sem custos exorbitantes em termos de corrente ou tensão.

FRAM

FRAM é uma memória não volátil que usa correntes elétricas para alterar o alinhamento magnético de seções de um material ferroso, e então requer uma boa quantidade de eletrônica para ler esses dados, mas os dados podem ser alterados muito mais facilmente do que flash . Como resultado, é muito mais rápido que a memória FLASH, mas possui uma densidade de dados muito menor e é menos útil para dispositivos de armazenamento em massa.

Outros

Existem outros métodos de armazenar e ler dados de maneira não volátil, como "Memória de mudança de fase" ( PRAM ) que usa uma corrente elétrica para modificar a estrutura de um material cristalino, cujas propriedades elétricas mudam dependendo do estado em que se encontra e, portanto, é eletronicamente "legível".

Como eu mencionei, as principais desvantagens de todas essas memórias é que elas tendem a ser mais lentas, têm menor densidade de dados ou têm outros requisitos ou problemas que os impedem de entrar no uso principal.

Este artigo da Wikipédia é um bom começo se você quiser examinar mais o assunto e tiver vários links para vários tipos de Memória não volátil .

    

Answer 2

HowStuffWorks diz

The excited electrons are pushed through and trapped on other side of the thin oxide layer, giving it a negative charge.

The electrons in the cells of a flash-memory chip can be returned to normal ("1") by the application of an electric field, a higher-voltage charge.

Acho essa explicação um pouco insatisfatória, mas é um começo.