В России разработали память ReRAM с характеристиками на уровне мировых показателей

Перспективные направления электроники в виде беспилотного транспорта, носимых устройств, ИИ и ряд других областей требуют передовой элементной базы, включая энергонезависимую память нового поколения. Новая «флеш-память» должна быть экономичнее, быстрее и выдерживать больше циклов перезаписи, чтобы заменить собой в процессорах память SRAM. Такой памятью может стать резистивная ReRAM. И у России теперь есть своя технология производства ReRAM.

Ячейка ReRAM Panasonic

О разработке энергонезависимой памяти нового поколения сообщила компания «Крокус Наноэлектроника», которую финансово поддерживает «Роснано». «Первые образцы имеют объем памяти 1 Мбит и в краткосрочной перспективе могут быть масштабированы вплоть до 128 Мбит. Выпущенные чипы демонстрируют энергопотребление при операциях чтения и записи на уровне передовых мировых технологий энергонезависимой памяти», ― отметили в пресс-службе.

Ёмкость 1 Мбит может показаться небольшой, но следует напомнить, что компания Panasonic, например, в этом году приступила к производству контроллеров с блоком ReRAM объёмом 256 Кбайт. На этом фоне выпущенные на мощностях «Крокус Наноэлектроника» образцы выглядят вполне достойно, тем более что больше никто в мире память ReRAM серийно не выпускает. Фактически российские разработчики и производители оказались в первых рядах на новом участке технологического фронта, с чем их можно только поздравить.

Резистивная память активно разрабатывается около 15 лет всеми производителями памяти и не только. Ячейка такой памяти представляет собой заключённый между двумя контактами слой диэлектрика, который обратимо насыщается ионами. Это довольно точно регулируемый процесс, что позволяет записывать в каждую ячейку многоуровневое значение. Плотность памяти ReRAM со временем многократно превысит плотность NAND-флеш.

К этому также стоит добавить высочайшую устойчивость к износу с миллионами циклов перезаписи, низкую латентность и в десятки раз более низкое потребление в режимах записи, не говоря уже об энергонезависимости. Наконец, память ReRAM устойчива к радиации, высокой температуре и прекрасно масштабируется при производстве.

Массовый выпуск чипов с памятью ReRAM компания «Крокус Наноэлектроника» планирует начать в следующем году. «Первым продуктом с новой микросхемой памяти, который планируется к выпуску, является чип радиочастотной идентификации (технология UHF RFID), использующийся, в частности, для маркировки товаров при складском учете». Но главной целью станет «интеграция российских чипов памяти в инновационные продукты наиболее перспективных областей микроэлектроники: Интернет вещей, системы искусственного интеллекта, промышленную автоматизацию, портативную и медицинскую техники», в чём компании помогут «дальнейшие работы в сотрудничестве с российскими и зарубежными партнёрами».

Ячейка ReRAM компании Weebit Nano

К сожалению, пока не раскрыты подробности о характеристиках российских чипов ReRAM: техпроцесс, латентность, производительность или число циклов перезаписи. Впрочем, сравнивать пока особенно не с чем. Интересное на этом направлении обещает появиться ближе к концу текущего года. Ожидается, что массовый выпуск ReRAM начнёт компания Samsung, в основе производства которой будет технология компании Weebit Nano.

Источник

Принцип работы NAND-памяти

Современные мобильные гаджеты, повышение быстродействия компьютерных систем и производство недорогих, но быстрых накопителей для хранения большого объема информации напрямую связано с микросхемами памяти.

В быстродействующих устройствах хранения данных используются микросхемы флеш-памяти. Анонсировали их в 1988-89 году, когда компании Intel и Toshiba представили память с архитектурой NOR (Intel) и NAND (Toshiba). Именно вторая разновидность стала наиболее популярной, так как имела больше возможностей для миниатюризации. Почему, сейчас разберемся.

Полевой транзистор с плавающим затвором — основа ячейки памяти

Основой всей технологии флеш-памяти, в том числе и NAND, является полевой транзистор с плавающим затвором. В общем случае его структура выглядит так:

Перед нами обычный полевой транзистор, у которого, помимо управляющего, появился еще один затвор. Так вот в этом затворе, называющемся «плавающий», как раз и кроется вся особенность технологии.

Дело в том, что этот затвор и полупроводник, представляющий собой канал транзистора между стоком и истоком, разделяет тонкий слой диэлектрика. Электроны воздействии положительного напряжения к затвору, смогут не только направиться по своему обычному пути внутри полупроводника, но и «перескочить» с помощью инжекции или туннелирования через слой диэлектрика в плавающий затвор.

Разумеется, так смогут сделать не все электроны, а только их часть — те, которые получили большую энергию. При этом они не пробивают слой диэлектрика в физическом смысле, а в соответствии со своими квантово-волновыми свойствами «перепрыгивают» сразу в плавающий затвор. Вернуться обратно «перепрыгнувшие» электроны не могут, так как у них для этого не хватает энергии.

То есть, мы можем подать напряжение и тем самым «затащить» электроны в плавающий затвор. Они там останутся, когда мы включим транзистор в следующий раз ­— заряд, сосредоточенный на плавающем затворе окажет влияние на расположенный под ними канал между стоком и истоком: пропустит или не пропустит ток через транзистор независимо от напряжения на управляющем затворе. В самом простом случае мы получаем два состояния — ток есть или тока нет. Ноль и единицу. Что нам и требовалось.

Причем это состояние может сохраняться достаточно долго. Конечно, это время не бесконечно. Постепенно заряд на «плавающем» затворе потеряется. Но этого времени вполне достаточно для хранения информации в реальных условиях применения, так как речь идет о годах.

Разумеется, записанную информацию, то есть, заряд на плавающем затворе, можно стереть. Для этого достаточно подать на управляющий затвор напряжение обратной полярности, чтобы электроны смогли покинуть плавающий затвор и вернулись в проводящий канал транзистора. До этого времени заряд и логическое состояние транзистора сохраняется из-за того, что энергии электронов недостаточно для преодоления потенциального и физического барьера в виде тонкого слоя диэлектрика.

В процессе развития и миниатюризации технология изготовления полевых транзисторов с плавающим затвором менялась и совершенствовалась. Если первые элементы памяти создавали в планарном виде на поверхности кристалла, то сейчас используется технология 3D NAND или V-NAND (разные маркетинговые названия), в которой структура транзистора сформирована не на горизонтальной плоскости, а на вертикальной. Это позволяет экономить площадь и увеличивать объем памяти, который размещается в одной микросхеме. Принцип работы транзистора при этом остается прежним.

Кроме того, сейчас используют не только металлические плавающие затворы. Появились технологии изготовления кристаллов микросхем, повышающие их надежность и позволяющие удерживать заряд в течение большего времени. Например, компания Samsung использует для захвата зарядов и работы в качестве «плавающего затвора» изолированные области из непроводящего материала нитрида кремния SiN. Они называются 3D Charge Trap Flash — «ловушки заряда». Их применение увеличивает срок хранения заряда, а, следовательно, и информации в ячейке, а также делает микросхемы экономичнее в плане энергопотребления.

NAND и NOR ячейки памяти — как они работают

Транзисторы с плавающим затвором соединяются в матрицы, хранящие слова данных по нужным адресам, разными способами. Основными являются NAND и NOR. Эти аббревиатуры представляют собой сокращения словосочетаний «Not AND» и «Not OR» — соответственно «И-НЕ» и «ИЛИ-НЕ».

Схематично способ построения матриц в двух случаях выглядит так:

Как видите из представленных схем, построение матрицы по схеме NOR удобно тем, что можно просто получить доступ к любой конкретной ячейке и записать информацию именно в нее. В случае с NAND несколько одиночных ячеек памяти соединены последовательно и для того, чтобы записать состояние «ноля» в одну из них, надо, чтобы все другие были открыты и пропускали ток.

Именно по этой причине стирание информации в микросхемы NAND-памяти производится поблочно, а для того, чтобы записать новые данные, обновляют информацию сразу для множества ячеек (осуществляют запись «постранично»). Но зато такая схемотехника позволила значительно упростить топологию и сократить размеры ячеек памяти на кристалле. Поэтому в современной микроэлектронике именно NAND-память является основной. И когда вы покупаете новый SSD-диск, то в нем стоят именно микросхемы с NAND-памятью.

Как в одной ячейке удается хранить до 4 бит данных

Небольшими размерами преимущества ячеек NAND-памяти не ограничивается. Еще один интересный и полезный момент заключается в том, что в них можно записать не один, а несколько (до четырех) битов информации. Теоретически можно и больше, но пока реально можно говорить только о четырех, так как дальше начинаются серьезные технические сложности. Тем не менее, на мероприятии Flash Memory Summit 2019 представители компании Toshiba уже представили идею записи по пять бит данных в каждую ячейку. Но пока до практического применения дело ещё не дошло.

Разберемся, как работает запись нескольких бит информации в одну ячейку. Транзистор с плавающим затвором представляет собой элемент, который может находиться не только в двух состояниях — закрытом и открытом, но и в промежуточных. Фактически это аналоговый элемент, способный пропускать по цепи сток-исток ток разной величины в зависимости от того, какой заряд имеется на затворах и какое поле им создается.

Это значит, что можно «загнать» в плавающий затвор (в 3D NAND — в «ловушку зарядов») столько электронов, сколько понадобится, чтобы пропускать определенный ток через транзистор при определенном значении порогового напряжения. Таких пороговых напряжений может быть несколько, так как есть возможность накопить заряд больше или меньше — столько, сколько потребуется, чтобы в ячейке записалась нужная информация. Далее, подавая на транзистор напряжение и контролируя ток, можно судить о его состоянии, то есть о том, какие данные он хранит.

Отсюда и возникают ячейки памяти, в которых хранится не один бит информации, а больше, вплоть до четырех. Поэтому вся память делится на две категории: SLC (сокращение от Single Level Cell — одноуровневые ячейки) и MLC (Multi Level Cell — многоуровневые ячейки).

С SLC-ячейками все просто. Это классические элементы памяти, которые хранят один бит с двумя состояниями, одно из которых соответствует заряженному затвору, а второе — разряженному.

MLC-ячейки в свою очередь подразделяются на:

  • MLC-ячейки. Это элементы памяти, в которых может храниться два бита информации. Соответственно, для этого надо точно фиксировать четыре режима работы транзистора, чтобы понять, какая из четырех комбинаций данных хранится — 00, 01, 10, 11.
  • TLC-ячейки. TLC — сокращение от Triple Level Cell, трехуровневая ячейка. В них может храниться три бита данных, а, следовательно, потребуется точно фиксировать уже восемь режимов работы транзистора.
  • QLC-ячейки. QLC — сокращение от Quad Level Cell, четырехуровневая ячейка. В ней помещается уже четыре бита данных. Но при этом надо фиксировать уже 16 режимов работы транзистора.

Такое увеличение плотности записи с одной стороны повышает объемы накопителей. Но с другой снижается надежность, так как требуется высокая точность записи состояния и последующего чтения данных. Увеличивается и время, которое тратится на чтение и запись данных, так как надо понять, в каком из 4, 8 или 16 режимов находится транзистор.

Дальнейшие перспективы технологии

Чтобы еще больше увеличить плотность хранения данных в одной ячейке и перейти на хранение пяти бит информации, потребуется контролировать уже 32 режима работы транзистора. Учитывая, что питание микросхем составляет единицы вольт, речь идет о том, чтобы соблюдать точность измерения и установки пороговых напряжений в сотые доли вольта. И это только одна из сложностей, которые надо решить.

Кроме того, надо решать такие задачи, как коррекция ошибок, надежность и количество циклов записи/чтения. Последняя проблема — одна из наиболее критичных, так как запись и чтение данных приводит к износу и уменьшению слоя диэлектрика между плавающим затвором и полупроводниковым каналом транзистора, а, следовательно, к выходу из строя ячейки. Именно этот момент является определяющим для времени безотказной работы памяти. Но, вполне возможно, что инженеры скоро найдут решение, позволяющее сделать следующий шаг в увеличении плотности записи. Тогда появятся еще более объемные твердотельные накопители по низкой цене.

Источник

Подключение NAND FLASH памяти к процессорам ADSP BF53x Blackfin®

При создании систем цифровой обработки сигналов, особенно в системах обработки и воспроизведения видеоизображений и звука, зачастую возникает необходимость хранения и оперативной перезаписи больших объемов данных. Для таких задач идеально подходят микросхемы NAND флэш-памяти, которые обладают большей логической емкостью и гораздо меньшим временем записи-стирания по сравнению с традиционной NOR флэш-памятью. Поскольку NAND флэш-память имеет сложный внешний интерфейс с мультиплексированной шиной адреса, данных и команд, для работы с ней процессор должен формировать определенные комбинации команд и сигналов управления.

Введение

В ряде новых цифровых сигнальных процессоров, например, в анонсированных к выпуску в 2007 году процессорах семейств Blackfin ADSP-BF54x и ADSP-BF52x, эта возможность реализована на аппаратном уровне при помощи интегрированного контроллера. Предлагаемая статья ориентирована, в первую очередь, на разработчиков, которые применяют или планируют применять не имеющие такой аппаратной поддержки процессоры Blackfin предыдущего поколения ADSP-BF53x в своих устройствах и хотели бы добавить в них возможности записи и воспроизведения объемных файлов с изображениями, аудио-, видеоданными и др.

Похожее:  Турбо буст процессора intel pentium

Технология NAND флэш-памяти зародилась как альтернатива накопителям на жестких дисках для портативных устройств, предъявляющих особые требования к потребляемой мощности. Сегодня в большинстве сотовых телефонов, «карманных» компьютеров (Personal Digital Assistant, PDA), цифровых камер, портативных медиаплееров (Portable Media Player, PMP) и других мобильных вычислительных, коммуникационных и бытовых устройств для хранения больших объемов данных и операционных систем применяется NAND флэш-память.

В свою очередь, процессоры Blackfin хорошо подходят для применения в портативных системах по причине их малой рассеиваемой мощности, высокой производительности и «конвергентной» архитектуры. Поэтому все чаще возникает задача подключения NAND флэш-памяти к процессорам Blackfin.

В этой статье обсуждается подключение к процессорам ADSP BF53x Blackfin NAND флэш-памяти как MLC-, так и SLC-типа. Статья сопровождается примерами функций низкоуровневого драйвера, работоспособность которого была проверена на аппаратной платформе, состоящей из оценочной платы ADSP-BF533 EZ-KIT LITE (ревизия 1.6) и подключенной к ней дочерней платы NAND флэш-памяти в среде VisualDSP++ 4.0 (с обновлением от апреля 2006 года).

Для того чтобы разработчики систем имели бульшую свободу действий, в статье описываются два подхода к реализации интерфейса. В качестве примера использовались микросхемы NAND флэш-памяти SLC-типа K9F2G08U0M производства Samsung и MLC-типа TC58NVG3D4CTG производства Toshiba.

NAND и NOR флэш-память

Микросхемы NOR флэш-памяти широко применяются в электронной индустрии. Они имеют простой интерфейс и годятся для прямого исполнения кода, что позволяет применять их в устройствах, не требующих хранения данных. NOR память обладает высокой скоростью чтения, однако ее быстродействие при записи и стирании невелико. По мере усложнения современных устройств от них требуется хранение все больших объемов данных и кода программ при меньшем времени записи и стирания. Все эти возможности предоставляет NAND флэш-память. Емкость современных микросхем NAND флэш-памяти варьируется от 8 до 512 Мбайт (16 Гбит макс. по данным на 2007 г. — прим. редактора). NAND память представляет собой устройство ввода/вывода, и для выполнения любой операции с ней необходим достаточно сложный драйвер.

Ячейки памяти, обращение к которым происходит чаще, становятся более подверженными возникновению ошибок. Поэтому устройства NAND флэш-памяти обычно имеют дополнительную память, которая может использоваться файловой системой для замещения плохих блоков хорошими без уменьшения доступного объема. Файловые системы для NAND флэш-памяти, такие как JFFS2, обычно стараются обеспечивать равномерный износ по всему объему памяти для увеличения срока действия устройства.

NAND флэш-память: SLC и MLC

Сегодня на рынке представлены два различных типа устройств NAND флэш-памяти: с одноуровневыми (Single-Level-Cell, SLC) и многоуровневыми ячейками (Multi-Level-Cell, MLC). Микросхемы MLC-типа способны хранить в одной ячейке памяти два или более битов, а микросхемы SLC-типа — только один бит данных.

Микросхемы MLC-типа, в отличие от микросхем SLC-типа, обладают намного большей емкостью, однако скорость выполнения операций чтения и записи у них ниже. Кроме того, требования к кодам, исправляющим ошибки (Error Correcting Codes, ECC), для устройств MLC-типа жестче, поскольку они в большей степени подвержены возникновению ошибок. Стоимость MLC флэш-памяти в пересчете на один бит намного меньше аналогичного параметра у SLC. Сравнение характеристик устройств NAND флэш-памяти двух типов приведено в таблице 1.

Сравнение характеристик технологий SLC и MLC

MLC NAND флэш-память обладает хорошей производительностью, а ее низкая стоимость делает карты NAND флэш-памяти большой емкости более доступными, что позволяет значительно расширить возможности портативных устройств.

SLC NAND флэш-память больше подходит для нетривиальных задач, в которых предъявляются высокие требования к техническим характеристикам. Она имеет большое количество циклов записи-стирания, что обеспечивается за счет высокой износостойкости и надежности. Эти свойства SLC-памяти находят применение в твердотельных накопителях, устройствах, используемых для записи сейсмических данных, сетевом оборудовании, оборудовании HDTV, сканерах штрих-кодов, ударопрочных ПК, авиационных «черных ящиках», портативных устройствах хранения информации, а также «карманных» ПК и цифровых фотокамерах.

К типичным областям применения MLC NAND флэш-памяти относятся карты памяти цифровых видео- и фотокамер, USB флэш-накопители, MP3-плееры, мониторы для автомобильной диагностики, устройства GPS, аниматронные модели (роботы, имитирующие объекты живой природы), карты для видеоигр и различные электронные игрушки. Среди приложений, в которых могут использоваться микросхемы NAND памяти, изготовленные как по MLC, так и по SLC технологии — карты памяти для принтеров (хранение шрифтов), сотовые телефоны, телекоммуникационное оборудование, голосовая почта и телевизионные компьютерные приставки. Разделение областей применения SLC и MLC NAND флэш-памяти показано на рис. 1.

Типичные приложения памяти SLC- и MLC-типа

В NOR флэш-памяти и других традиционных SRAM-подобных устройствах используются раздельные шины адреса и данных и базовые управляющие сигналы. NAND флэш-память оптимизирована для пересылок больших блоков информации и имеет единый набор выводов I/O (ввода/вывода), который используется как для адреса, так и для данных.

В процессорах Blackfin порты NAND флэш-памяти можно отобразить в пространстве асинхронной памяти и обращаться к ним как к стандартному устройству, отображенному в карте памяти. Аппаратный интерфейс для SLC и MLC NAND флэш-памяти идентичен.

Базовый интерфейс NAND флэш-памяти

В устройствах NAND флэш-памяти выводы I/O используются и для адреса, и для данных, а также для приема команд. Управляющие сигналы и слова команд у устройств NAND флэш-памяти SLC- и MLC-типа совпадают, поэтому интерфейс с микросхемами памяти обоих типов для всех процессоров Blackfin универсален.

Обращение к флэш-памяти осуществляется по столбцам, страницам и блокам. Чтение и программирование (запись) выполняются на уровне страниц, а операции стирания — на уровне блоков.

NAND флэш-память поддерживает базовые команды — стирание блока (block erase), программирование (запись) страницы (page program), чтение состояния (read status) и чтение страницы (page read). Для обращения к устройству необходимо выставить низкий уровень сигнала на выводе разрешения выборки кристалла (CE#). Во время активного сигнала CE# NAND флэш-память может принимать байты от хоста при низком уровне сигнала разрешения записи (WE#) или выдавать данные на хост при низком уровне сигнала разрешения чтения (RE#). При высоком уровне CE# микросхема игнорирует сигналы WE# и RE#, и линии I/O находятся в третьем состоянии. Для посылки команд в устройство при активном сигнале CE# выставляется сигнал разрешения фиксации команды (CLE). Сигнал разрешения фиксации адреса (ALE) используется для фиксации адреса в регистре адреса флэш-памяти. В таблице 2 показано, к каким внутренним регистрам происходит обращение при различных комбинациях CLE и ALE.

Комбинации ALE/CLE

Интерфейс Samsung K9F2G08U0M

Микросхема K9F2G08U0M производства Samsung имеет конфигурацию 256 M×8 бит (2 Гбит) с резервной емкостью 64 Мбит. Это устройство памяти является оптимальным решением для больших энергонезависимых запоминающих систем, таких как полупроводниковые файловые запоминающие системы, а также для портативных устройств, требующих применения энергонезависимой памяти.

Микросхема может работать в диапазоне напряжений питания от 2,7 до 3,6 В. Типичное время, затрачиваемое на программирование 2112-байтной страницы, составляет 200 мкс, а операция стирания 128-килобайтного блока может быть выполнена за 2 мс. Чтение любого байта страницы данных может быть выполнено за 30 нс. Выводы I/O служат портами ввода/вывода адреса и данных, а также входами команд. Одна страница в K9F2G08U0M состоит из 2112 байтов, а один блок — из 64 страниц. Структура страниц и блоков микросхемы флэш-памяти K9F2G08U0M показана на рис. 2.

Внутренняя организация микросхемы флэш-памяти K9F2G08U0M

Интерфейс Toshiba TC58NVG3D4CTG10

Микросхема TC58NVG3D4CTG10 производства Toshiba — это единое NAND электрически стираемое и программируемое постоянное запоминающее устройство (NAND E2PROM) емкостью 8 Гбит с напряжением питания 3,3 В. Она имеет внутреннюю организацию из 4160 (4096+64) блоков по 128 страниц, каждая из которых, в свою очередь, содержит 2112 (2048+64) байтов.

Микросхема имеет два 2112-байтных статических регистра, которые позволяют пересылать считываемые и программируемые данные между регистром и массивом ячеек памяти с инкрементом в 2112 байтов. Операция стирания выполняется целыми блоками.

Подключение NAND флэш-памяти к процессору ADSP-BF53x

Поскольку процессоры ADSP-BF53x Blackfin не имеют интегрированного контроллера NAND флэш-памяти, для управления и обращения к подобной памяти используется программный драйвер. При подключении устройств NAND памяти к процессору Blackfin могут применяться два подхода: с использованием выводов GPIO или выводов EBIU.

Использование выводов GPIO для интерфейса с NAND флэш-памятью

Первый подход заключается в формировании всех необходимых сигналов управления при помощи выводов I/O общего назначения (GPIO). Этот подход требует внимательного согласования необходимых задержек для соблюдения требований к времени обращения памяти.

На рис. 3 показаны связи между процессором ADSP-BF533 Blackfin и микросхемой флэш-памяти Samsung K95G08U0M.

Использование GPIO для интерфейса с NAND флэш-памятью

Использование выводов EBIU для интерфейса с NAND флэш-памятью

Второй подход заключается в использовании для связи с NAND флэш-памятью модуля интерфейса внешней шины (External Bus Interface Unit, EBIU) и одного вывода GPIO. Для стандартных устройств NAND флэш-памяти необходимо, чтобы сигнал CE# сохранял достоверное значение во время операции чтения. Поэтому для сохранения совместимости как со стандартной NAND флэш-памятью, так и с NAND флэш-памятью, в которой таких требований к сигналу CE# не предъявляется (CEDC NAND, Chip Enable Don’t Care NAND), этот сигнал формируется при помощи вывода GPIO. Все остальные сигналы формируются непосредственно интерфейсом EBIU.

На рис. 4 показаны связи между процессором ADSP-BF533 Blackfin и микросхемой флэш-памяти Samsung K95G08U0M.

Использование EBIU для интерфейса с NAND флэш-памятью

К EBIU может быть подключено до четырех банков устройств памяти с различными временными характеристиками. Каждый банк, независимо от размера используемого устройства, занимает сегмент размером 1 Мбайт, поэтому разрывов между банками не будет только в том случае, если все они полностью заполнены. Синхронизация EBIU осуществляется сигналом тактовой синхронизации системы (SCLK), на частоте которого работают все устройства синхронной памяти, подключенные к процессору. Поскольку управление EBIU осуществляется автоматически контроллером асинхронной памяти процессора Blackfin, такой способ подключения NAND флэш-памяти прост и позволяет достичь оптимальной скорости обращения.

Разработка драйвера NAND флэш-памяти

Выше рассматривались два варианта построения интерфейса с микросхемами NAND флэш-памяти K9F2G08U0M производства Samsung и TC58NVG3D4CTG производства Toshiba. Этот раздел посвящен описанию базового драйвера для второго варианта и сопровождается примерами временных диаграмм для каждой из команд. В листинге 1 дан пример реализации функции стирания блока.

В листинге 2 приведен пример реализации функции записи страницы.

В листинге 3 приведен пример реализации функции чтения страницы.

Базовые драйверы NAND флэш-памяти строятся на низкоуровневых операциях, таких как Write_Command(), Write_Address(), Wait_NAND_RDY() и Set_CE(). В этих операциях для манипуляции микросхемами флэш-памяти задействуются сигналы GPIO и линий адреса. В листинге 4 приведена реализация функции выдачи команды.

В листинге 5 приведена реализация функции управления сигналом CE#.

В листинге 6 приведена реализация функций записи регистров адреса и команд флэш-памяти.

Для чтения из устройства флэш-памяти и записи в него может использоваться механизм DMA. В данном случае программист должен гарантировать, что одновременно с этим ни к одному из остальных банков внешней памяти не будет производиться обращений, инициируемых ядром или контроллером DMA. Любые подобные обращения могут вызывать выдачу на устройство флэш-памяти ложных импульсов RD# и/или WR#, что приведет к нарушению целостности реализуемого интерфейса и возникновению непредсказуемых результатов.

На рис. 5–8 приведены временные диаграммы для описанного интерфейса, снятые с экрана осциллографа.

Команда стирания

Команда записи

Команда чтения

Команда чтения ID кристалла

Коды, исправляющие ошибки для NAND флэш-памяти

NAND флэш-память типа SLC и MLC для обнаружения и исправления ошибок в битах требует применения кодов, исправляющих ошибки (ECC). Для этих целей хорошо подходит алгоритм Рида-Соломона, который стал стандартным методом кодирования для обоих типов NAND флэш-памяти.

При разработке драйверов чтения-записи NAND флэш-памяти был реализован и интегрирован в драйверы кодер-декодер 72-разрядного кода Рида-Соломона (464,456,4).

Файловые системы NAND флэш-памяти

NAND флэш-память оптимизирована для файловых структур, в которых нет необходимости читать каждое слово по отдельности, а вместо этого производится посекторный обмен данными, как при работе со стандартными накопителями на жестких дисках с файловыми системами, использующими таблицы размещения файлов (FAT).

В отличие от NOR флэш-памяти NAND флэш-память требует наличия механизма учета плохих блоков, такого как TrueFFS.

Похожее:  Лабораторная работа 9 Идентификация и установка процессора

Для NAND флэш-памяти подходят уже применяемые в компьютерной индустрии файловые системы, такие как JFFS, JFFS2, FAT и т. д. Кроме того, существует единственная в своем роде файловая система, которая предназначена специально для NAND флэш-памяти и может использоваться с любой операционной системой — YAFFS (Yet Another Flash File System). В YAFFS для повышения надежности используется протоколирование коррекции ошибок и методы верификации. Эта файловая система специально разработана для работы в условиях ограничений NAND флэш-памяти и учитывает ее особенности, что позволяет достигать максимальной производительности. В последующих версиях драйвера будет добавлена реализация конкретной файловой системы для NAND флэш-памяти.

Заключение

Несмотря на то, что процессоры ADSPBF53x Blackfin не имеют интегрированного NAND-контроллера, разработчики могут с легкостью подключать NAND флэш-память типа SLC и MLC к EBIU или GPIO. Оба варианта интерфейса не требуют добавления внешней логики. Код драйвера, сопровождающий эту статью, может быть использован разработчиками при реализации драйверов для других микросхем NAND флэш-памяти.

Источник

Какие бывают флешки: виды, характеристики, объем памяти, назначение и фукнционал

Флешки, или устройства флеш-памяти, сегодня используются как для ПК и ноутбуков, так и для цифровых камер, планшетов и смартфонов. Большинство таких носителей можно подключить к USB-порту, однако некоторые разновидности необходимо вставлять в специальный накопитель или считыватель карт.

Какие бывают флешки? Существует две распространенных разновидности этих накопителей. Они используют аналогичную технологию, но имеют различия в физическом формате и интерфейсе.

Secure Digital (SD-карты)

Это формат энергонезависимой памяти, разработанный Ассоциацией SD Card (SDA) для использования в портативных устройствах. Стандарт был введен в августе 1999 года совместными усилиями SanDisk, Panasonic (Matsushita Electric) и Toshiba, а затем стал отраслевым стандартом. Каких размеров бывают флешки этого типа?

В январе 2000 года компании также создали некоммерческую организацию SD Association (SDA) для продвижения и создания стандартов таких флешек. Формат miniSD был представлен ​​в марте 2003 года корпорацией SanDisk, которая объявила и продемонстрировала это нововведение. Оно было принято как небольшое расширение форм-фактора для стандарта SD-карты. Несмотря на то что эти новые флешки были разработаны специально для мобильных телефонов, они изначально продавались в комплекте с адаптером, который обеспечивал совместимость со стандартным слотом для карт памяти SD. С 2008 года последние больше не выпускались.

Миниатюрные карты памяти Secure Digital microSD изначально носили название T-Flash или TF, что является аббревиатурой TransFlash. Они функционально идентичны miniSD и могут работать в любых портативных устройствах. Компания SanDisk разработала эту разновидность, когда совместные прогнозы с представителями Motorola привели к выводу, что текущие карты памяти слишком велики для мобильных телефонов. Первоначально флешка была названа T-Flash, но незадолго до запуска продукта название было заменено на TransFlash.

В 2005 году SDA анонсировала небольшой форм-фактор microSD вместе с защищенным цифровым форматированием (SDHC) с высокой пропускной способностью более (2 ГБ ). Эти устройства хранения обладали минимальной скоростью чтения и записи 17,6 Мбит/с. Руководство SanDisk побудило SDA администрировать стандарт microSD. Окончательная спецификация этих флешек была зарегистрирована 13 июля 2005 года. Первоначально карты microSD были доступны вместимостью 32, 64 и 128 МБ.

Motorola E398 стал первым мобильным телефоном, к которому можно было подключить карту TransFlash (позже microSD). Несколько лет спустя их конкуренты начали использовать эти флешки во всех девайсах.

Какие бывают флешки для телефона сегодня? В настоящее время в смартфонах используются карты памяти формата micro, емкость которых наиболее часто составляет 32 или 64 Гб. Устройства хранения меньшего объема данных постепенно выходят из оборота, а более емкостные на сегодняшний день поддерживаются не всеми моделями телефонов.

Каково значение этих носителей?

Карты памяти используются во многих электронных устройствах и стали широко распространенным средством хранения нескольких гигабайт данных в небольшом размере. Какие бывают флешки этого типа сегодня? Девайсы, в которых пользователь может часто удалять и заменять флешки (цифровые камеры, видеокамеры и игровые приставки), как правило, используют формат мини. Устройства, в которых малый размер имеет первостепенное значение (например, мобильные телефоны), имеют тенденцию использовать карты microSD.

Эта разновидность флешек помогла продвинуть рынок смартфонов, предоставляя как производителям, так и потребителям большую гибкость и свободу. Из-за компактных размеров карты microSD используются во многих портативных устройствах. Последние версии основных операционных систем, в том числе Windows Mobile и Android Marshmallow, позволяют приложениям запускаться с карт microSD, создавая дополнительные функциональные возможности для новых моделей девайсов.

Вместе с тем SD-карты не являются наиболее экономичным решением для устройств, которым требуется лишь небольшая часть энергонезависимой памяти (например, предустановки станций в небольших радиоприемниках). Они также не выступают лучшим выбором для приложений, которым требуются более высокие емкости или скорости хранения. Эти ограничения в дальнейшем могут быть решены с помощью эволюционирующих технологий памяти. На сегодняшний день наиболее емкая в мире карта в формате microSD имеет вместимость 256 Гб. Поэтому сложно прогнозировать даже на ближайшее время, какие бывают флешки и какие виды скоро появятся.

Многие персональные компьютеры всех типов, включая планшеты и смартфоны, используют SD-карты либо через встроенные слоты, либо через активный электронный адаптер. Последние существуют для PC-карт, ExpressBus, USB, FireWire и порта параллельного принтера. Активные адаптеры также позволяют использовать SD-карты в устройствах, предназначенных для других форматов, таких как CompactFlash.

USB-флешки

USB-флешка — это устройство хранения данных, которое включает в себя флеш-память со встроенным интерфейсом USB. Он обычно является съемным, перезаписываемым и намного меньшим, чем оптический диск. Большинство из них весит менее 30 граммов. С момента появления на рынке в 2000 году наблюдается такая же тенденция, как и со всеми другими компьютерными запоминающими устройствами. Это выражается в том, что емкость накопителей повысилась, а цены на них упали. Какого объема бывают флешки сегодня? Наиболее часто сегодня продаются накопители емкостью от 8 до 256 ГБ, реже встречаются 512 ГБ и 1 ТБ. В ближайшем будущем прогнозируется распространение флешек объема до 2 ТБ с постоянным улучшением их размера и стоимости. Некоторые из таких устройств допускают до 100 000 циклов записи и стирания, в зависимости от типа используемого чипа памяти, и могут эксплуатироваться от 10 до 100 лет при нормальных обстоятельствах.

USB-накопители часто используются для тех же целей, для которых когда-то использовались дискеты или компакт-диски, то есть для хранения, резервного копирования данных и передачи компьютерных файлов. Однако, они меньше по размеру, работают быстрее, имеют в тысячи раз больше мощности и более прочны и надежны, потому что у них нет движущихся частей. Кроме того, они невосприимчивы к электромагнитным помехам (в отличие от флоппи-дисков) и не подвергаются воздействию поверхностных царапин (в отличие от компакт-дисков). До 2005 года большинство стационарных и портативных компьютеров поставлялись с разъемом для дискет в дополнение к USB-портам, но сегодня такая функциональность отсутствует как устаревшая.

Совместимость устройств

USB-флешки используют стандартный класс хранения данных, поддерживаемый изначально современными ОС, такими как Windows, Linux, MacOS и другими Unix-подобными системами, а также многими загрузочными ПЗУ BIOS. Накопители с поддержкой USB 2.0 могут хранить больше данных и передавать их быстрее, чем гораздо большие по размеру оптические диски (такие как CD-RW или DVD-RW), и могут быть прочитаны многими другими системами, в том числе XboxOne, PlayStation 4, DVD-плеерами. Кроме того, такая флешка может быть прочитана и современными смартфонами и планшетами, хотя карта памяти SD лучше подходит для этой цели.

Структура флешки

Флеш-накопитель состоит из небольшой печатной платы, несущей элементы схемы и разъема USB, изолированного и защищенного с помощью пластмассового, металлического или прорезиненного корпуса. Благодаря этому носитель может безопасно переноситься в кармане или на цепочке. Разъем USB может быть защищен съемным колпачком или втянутым в корпус привода. В таком случае он не подвержен повреждениям в незащищенном состоянии. Какие бывают флешки по типу соединения? Большинство накопителей используют стандартное USB-соединение типа A, позволяющее подключаться к порту на персональном компьютере, но также существуют диски и для других интерфейсов. Все флешки питаются от компьютера через USB-соединение. Некоторые устройства сочетают функциональность портативного медиаплеера с USB флеш-памятью. Они требуют наличия батареи только при использовании для воспроизведения музыки.

Какие форматы флешек бывают в продаже?

Стоит отдельно остановиться на многочисленных типах флеш-накопителей, которые доступны в продаже в наши дни. Каждый съемный диск дифференцируется на основе предоставляемого им сервиса. Какие классы флешек бывают на современном рынке исходя из их функций?

Некоторые из них могут быть классифицированы в соответствии с услугами, которые они предлагают, но существует также основная потребность в понимании функциональности каждой из них. Поэтому то, какой емкости бывают флешки — это не единственный фактор, который необходимо оценить при выборе устройства.

Накопитель для работы со стандартным приводом

Эти устройства рассчитаны на тех, кто ищет максимальную емкость по минимальной цене. Они являются оптимальным вариантом выбора для хранения и перемещения данных. По своему дизайну и размеру они предлагают широкий спектр вариантов. Как правило, они оснащены пластиковым корпусом и наименее дорогостоящими схемами управления. Это делает их медленными в работе, и они не отличаются высокой прочностью. Тем не менее, немногие пользователи заботятся о скорости и, следовательно, не имеют проблем с использованием этого типа накопителей. Какого объема бывают флешки такого типа? Их емкость может достигать 256 ГБ.

Накопитель с повышенной производительностью

Этот тип съемных дисков рассчитан на пользователей, которым требуется повышенная производительность.Такие флешки обычно стоят дороже и обслуживают профессиональный сектор. Скорость передачи данных в них улучшена, благодаря подключению USB 3.0. Они также используют более надежные ударопрочные материалы и другие аксессуары, которые помогают им выдерживать экстремальные погодные условия. Еще одной отличительной чертой этих устройств является увеличение циклов чтения и записи, иногда до 100 000. Какие бывают флешки по объему памяти с высокой производительностью? Их емкость может достигать 2 Тб. Когда речь идет о хранении важных данных и большей надежности, эти более высокопроизводительные накопители являются предпочтительными.

Носители с защитной функцией

Цифровой век открыл возможности для различных взломов и неограниченного доступа к конфиденциальным данным, что заставляет многих пользователей беспокоиться за сохранность информации. По этой причине появились флешки с функцией защиты. В этих устройствах существует дополнительное встроенное оборудование для ограничения доступа к информации, хранящейся на них. Многие государственные и частные компании активно начинают использовать эти флешки для внутренней передачи данных. При загрузке такого носителя требуется логин для доступа к его содержимому. Также присутствует шифрование хранящихся данных, что предотвращает их кражу или неограниченный доступ к ним.

Носители с файлами установки WindowsToGo

Эта разновидность флешек создана для тех, кто любит переносить операционные системы целиком. Носители WindowsToGo создаются для портативного использования «Виндовс 8» версии EnterpriseEdition с расширенной функцией. При запуске этой флешки, системному администратору передается команда для создания загрузочного системного накопителя, который позволяет удаленной машине напоминать внешний вид персонального компьютера. Устройства, работающие с WindowstoGo, поставляются с идеальными техническими характеристиками.

Музыкальные накопители

Они были созданы специально для профессионалов в музыкальной индустрии. Эти флешки предназначены для тех, кто любит прослушивать музыку на ходу. Они поставляются вместе с предустановленными программными приложениями, которые помогают в управлении аудиофайлами. Если вы хотите получить опцию plug-n-play, вам следует выбрать именно такой накопитель. Они предлагают большое пространство для хранения данных, лучшую скорость передачи, и, самое главное, достаточную долговечность.

Креативные флешки

По своей сути, это обычные накопители, созданные по оригинальному дизайну. Какие бывают флешки (Гб) в этой категории? Их емкость и функциональные характеристики могут быть любыми. Но зачастую их объем не превышает 256 Гб, а по скорости передачи данных и прочности они соответствуют накопителям со стандартным приводом. Сегодня можно встретить в продаже флешки в форме персонажей фильмов, мультфильмов и комиксов, а также животных и различных рекламируемых товаров. Эти накопители привлекают людей разных возрастных групп, особенно детей. В большинстве случаев, они имеют функциональные возможности стандартных флешек, им не хватает спецификаций, которые находятся в защищенных и высокопроизводительных устройствах.

Накопители-визитки

Для тех, кто хочет хранить исключительно деловую и финансовую информацию, рекомендуется использовать накопители-визитки. Каких размеров бывают флешки данного вида? Обычно их габариты невелики, а их емкость может составлять от 128 МБ до 32 ГБ. При этом они очень просты в функциональности и доступных операциях. Этот тип накопителей используется различными компаниями по всему миру. С их помощью обычно передают рабочие образцы вместе со своими учетными данными.

Похожее:  Процессоры MediaTek MT6572 MT6582 MT6592 MT6732 MT6752 и Helio обзор и сравнение

Флешка-ключ

Какие бывают USB-флешки с объединенной функциональностью? Накопители такого типа наводняют рынок, поскольку они предоставляют пользователям возможность иметь собственный ключ и накопитель одновременно. Этот тип накопителя имеет функциональность стандартного устройства хранения, но при этом содержит в себе встроенный магнитный ключ. При их использовании следует соблюдать определенную осторожность, поскольку они более подвержены воздействию неблагоприятных внешних условий.

Источник



Технологии флэш-памяти

Современному человеку нравится быть мобильным и иметь при себе различные высокотехнологичные гаджеты (англ. gadget — устройство), облегчающие жизнь, да что там скрывать, делающие ее более насыщенной и интересной. И появились-то они всего за 10-15 лет! Миниатюрные, легкие, удобные, цифровые… Всего этого гаджеты достигли благодаря новым микропроцессорным технологиям, но все же больший вклад был сделан одной замечательной технологией хранения данных, о которой сегодня мы и будем говорить. Итак, флэш-память.

Бытует мнение, что название FLASH применительно к типу памяти переводится как «вспышка». На самом деле это не совсем так. Одна из версий его появления говорит о том, что впервые в 1989-90 году компания Toshiba употребила слово Flash в контексте «быстрый, мгновенный» при описании своих новых микросхем. Вообще, изобретателем считается Intel, представившая в 1988 году флэш-память с архитектурой NOR. Годом позже Toshiba разработала архитектуру NAND, которая и сегодня используется наряду с той же NOR в микросхемах флэш. Собственно, сейчас можно сказать, что это два различных вида памяти, имеющие в чем-то схожую технологию производства. В этой статье мы попытаемся понять их устройство, принцип работы, а также рассмотрим различные варианты практического использования.

С помощью нее осуществляется преобразование входных напряжений в выходные, соответствующие «0» и «1». Они необходимы, потому что для чтения/записи данных в ячейке памяти используются различные напряжения. Схема ячейки приведена на рисунке ниже.

Она характерна для большинства флэш-чипов и представляет из себя транзистор с двумя изолированными затворами: управляющим (control) и плавающим (floating). Важной особенностью последнего является способность удерживать электроны, то есть заряд. Также в ячейке имеются так называемые «сток» и «исток». При программировании между ними, вследствие воздействия положительного поля на управляющем затворе, создается канал — поток электронов. Некоторые из электронов, благодаря наличию большей энергии, преодолевают слой изолятора и попадают на плавающий затвор. На нем они могут храниться в течение нескольких лет. Определенный диапазон количества электронов (заряда) на плавающем затворе соответствует логической единице, а все, что больше его, — нулю. При чтении эти состояния распознаются путем измерения порогового напряжения транзистора. Для стирания информации на управляющий затвор подается высокое отрицательное напряжение, и электроны с плавающего затвора переходят (туннелируют) на исток. В технологиях различных производителей этот принцип работы может отличаться по способу подачи тока и чтению данных из ячейки. Хочу также обратить ваше внимание на то, что в структуре флэш-памяти для хранения 1 бита информации задействуется только один элемент (транзистор), в то время как в энергозависимых типах памяти для этого требуется несколько транзисторов и конденсатор. Это позволяет существенно уменьшить размеры выпускаемых микросхем, упростить технологический процесс, а, следовательно, и снизить себестоимость. Но и один бит далеко не предел: Intel уже выпускает память StrataFlash, каждая ячейка которой может хранить по 2 бита информации. Кроме того, существуют пробные образцы, с 4-х и даже 9-битными ячейками! В такой памяти используются технология многоуровневых ячеек. Они имеют обычную структуру, а отличие заключается в том, что заряд их делится на несколько уровней, каждому из которых в соответствие ставится определенная комбинация бит. Теоретически прочитать/записать можно и более 4-х бит, однако, на практике возникают проблемы с устранением шумов и с постепенной утечкой электронов при продолжительном хранении. Вообще, у существующих сегодня микросхем памяти для ячеек характерно время хранения информации, измеряемое годами и число циклов чтения/записи — от 100 тысяч до нескольких миллионов. Из недостатков, в частности, у флэш-памяти с архитектурой NOR стоит отметить плохую масштабируемость: нельзя уменьшать площадь чипов путем уменьшения размеров транзисторов. Эта ситуация связана со способом организации матрицы ячеек: в NOR архитектуре к каждому транзистору надо подвести индивидуальный контакт. Гораздо лучше в этом плане обстоят дела у флэш-памяти с архитектурой NAND.

Устройство и принцип работы ячеек у нее такой же, как и у NOR. Хотя, кроме логики, все-таки есть еще одно важное отличие — архитектура размещения ячеек и их контактов. В отличие от вышеописанного случая, здесь имеется контактная матрица, в пересечениях строк и столбцов которой располагаются транзисторы. Это сравнимо с пассивной матрицей в дисплеях 🙂 (а NOR — с активной TFT). В случае с памятью такая организация несколько лучше — площадь микросхемы можно значительно уменьшить за счет размеров ячеек. Недостатки (куда уж без них) заключаются в более низкой по сравнению с NOR скорости работы в операциях побайтового произвольного доступа.

Существуют еще и такие архитектуры как: DiNOR (Mitsubishi), superAND (Hitachi) и пр. Принципиально нового ничего они не представляют, а лишь комбинируют лучшие свойства NAND и NOR.

И все же, как бы там ни было, NOR и NAND на сегодняшний день выпускаются на равных и практически не конкурируют между собой, потому как в силу своих качеств находят применение в разных областях хранения данных. Об этом и пойдет далее речь…

Где нужна память…

  1. считать в буфер блок информации, в котором он находится
  2. в буфере изменить нужный байт
  3. записать блок с измененным байтом обратно

Если еще ко времени выполнения перечисленных операций прибавить задержки на выборку блока и на доступ, то получим отнюдь неконкурентоспособные с NOR показатели (отмечу, что именно для случая побайтовой записи). Другое дело последовательная запись/чтение — здесь NAND наоборот показывает значительно более высокие скоростные характеристики. Поэтому, а также из-за возможностей увеличения объема памяти без увеличения размеров микросхемы, NAND-флэш нашел применение в качестве хранителя больших объемов информации и для ее переноса. Наиболее распространенные сейчас устройства, основанные на этом типе памяти, это флэшдрайвы и карты памяти. Что касается NOR-флэша, то чипы с такой организацией используются в качестве хранителей программного кода (BIOS, RAM карманных компьютеров, мобилок и т. п.), иногда реализовываются в виде интегрированных решений (ОЗУ, ПЗУ и процессор на одной мини-плате, а то и в одном чипе). Удачный пример такого использования — проект Gumstix: одноплатный компьютер размером с пластинку жвачки. Именно NOR-чипы обеспечивают требуемый для таких случаев уровень надежности хранения информации и более гибкие возможности по работе с ней. Объем NOR-флэш обычно измеряется единицами мегабайт и редко переваливает за десятки.

И будет флэш…

Безусловно, флэш — перспективная технология. Однако, несмотря на высокие темпы роста объемов производства, устройства хранения данных, основанные на ней, еще достаточно дороги, чтобы конкурировать с жесткими дисками для настольных систем или ноутбуков. В основном, сейчас сфера господства флэш-памяти ограничивается мобильными устройствами. Как вы понимаете, этот сегмент информационных технологий не так уж и мал. Кроме того, со слов производителей, на нем экспансия флэш не остановится. Итак, какие же основные тенденции развития имеют место в этой области.

Во-первых, как уже упоминалось выше, большое внимание уделяется интегрированным решениям. Причем проекты вроде Gumstix лишь промежуточные этапы на пути к реализации всех функций в одной микросхеме.

Пока что, так называемые on-chip (single-chip) системы представляют собой комбинации в одном чипе флэш-памяти с контроллером, процессором, SDRAM или же со специальным ПО. Так, например, Intel StrataFlash в сочетании с ПО Persistent Storage Manager (PSM) дает возможность использовать объем памяти одновременно как для хранения данных, так и для выполнения программного кода. PSM по сути дела является файловой системой, поддерживающейся ОС Windows CE 2.1 и выше. Все это направлено на снижение количества компонентов и уменьшение габаритов мобильных устройств с увеличением их функциональности и производительности. Не менее интересна и актуальна разработка компании Renesas — флэш-память типа superAND с встроенными функциями управления. До этого момента они реализовывались отдельно в контроллере, а теперь интегрированы прямо в чип. Это функции контроля бэд-секторов, коррекции ошибок (ECC — error check and correct), равномерности износа ячеек (wear leveling). Поскольку в тех или иных вариациях они присутствуют в большинстве других брендовых прошивок внешних контроллеров, давайте вкратце их рассмотрим. Начнем с бэд-секторов. Да, во флэш-памяти они тоже встречаются: уже с конвейера сходят чипы, имеющие в среднем до 2% нерабочих ячеек — это обычная технологическая норма. Но со временем их количество может увеличиваться (окружающую среду в этом винить особо не стоит — электромагнитное, физическое (тряска и т. п.) влияние флэш-чипу не страшно). Поэтому, как и в жестких дисках, во флэш-памяти предусмотрен резервный объем. Если появляется плохой сектор, функция контроля подменяет его адрес в таблице размещения файлов адресом сектора из резервной области.

Собственно, выявлением бэдов занимается алгоритм ECC — он сравнивает записываемую информацию с реально записанной. Также в связи с ограниченным ресурсом ячеек (порядка нескольких миллионов циклов чтения/записи для каждой) важно наличие функции учета равномерности износа. Приведу такой редкий, но встречающийся случай: брелок с 32 Мбайт, из которых 30 Мбайт заняты, а на свободное место постоянно что-то записывается и удаляется. Получается, что одни ячейки простаивают, а другие интенсивно исчерпывают свой ресурс. Чтобы такого не было, в фирменных устройствах свободное пространство условно разбивается на участки, для каждого из которых осуществляется контроль и учет количества операций записи.

Еще более сложные конфигурации класса «все-в-одном» сейчас широко представлены такими компаниями как, например, Intel, Samsung, Hitachi и др. Их изделия представляют собой многофункциональные устройства, реализованные в одной лишь микросхеме (стандартно в ней имеется процессор, флэш-память и SDRAM). Ориентированы они на применение в мобильных устройствах, где важна высокая производительность при минимальных размерах и низком энергопотреблении. К таким относятся: PDA, смартфоны, телефоны для сетей 3G. Приведу пример подобных разработок — чип от Samsung, объединяющий в себе ARM-процессор (203 МГц), 256 Мбайт NAND памяти и 256 SDRAM. Он совместим с распространенными ОС: Windows CE, Palm OS, Symbian, Linux и имеет поддержку USB. Таким образом на его основе возможно создание многофункциональных мобильных устройств с низким энергопотреблением, способных работать с видео, звуком, голосом и прочими ресурсоемкими приложениями.

Другим направлением совершенствования флэш является уменьшение энергопотребления и размеров с одновременным увеличением объема и быстродействия памяти. В большей степени это касается микросхем с NOR архитектурой, поскольку с развитием мобильных компьютеров, поддерживающих работу в беспроводных сетях, именно NOR-флэш, благодаря небольшим размерам и малому энергопотреблению, станет универсальным решением для хранения и выполнения программного кода. В скором времени в серийное производство будут запущены 512 Мбит чипы NOR той же Renesas. Напряжение питания их составит 3,3 В (напомню, хранить информацию они могут и без подачи тока), а скорость в операциях записи — 4 Мбайт/сек. В то же время Intel уже представляет свою разработку StrataFlash Wireless Memory System (LV18/LV30) — универсальную систему флэш-памяти для беспроводных технологий. Объем ее памяти может достигать 1 Гбит, а рабочее напряжение равно 1.8 В. Технология изготовления чипов — 0,13 нм, в планах переход на 0,09 нм техпроцесс. Среди инноваций данной компании также стоит отметить организацию пакетного режима работы с NOR-памятью. Он позволяет считывать информацию не по одному байту, а блоками — по 16 байт: с использованием 66 МГц шины данных скорость обмена информацией с процессором достигает 92 Мбит/с!

Что ж, как видите, технология развивается стремительно. Вполне возможно, что к моменту выхода статьи появится еще что-нибудь новенькое. Так что, если что — не взыщите 🙂 Надеюсь, материал был вам интересен.

Источник