Szymon Barczentewicz

Pamięci Flash są obecnie wykorzystywane w niemal każdym urządzeniu elektronicznym. Największe zalety tej technologii to wysoka wydajność, niski pobór energii, niewielkie gabaryty, masa oraz wysoka odporność na uszkodzenia [1].
Pamięć Flash została opracowana w laboratoriach Toshiby przez Dr. Fujio Masuoka na początku lat 80-tych ubiegłego wieku [1]. Pamięć Flash to połączenie technologii EPROM i EEPROM. Angielskie słowo „Flash”, rozumiane jako polski „błysk” lub „lampa błyskowa”, zostało wybrane na nazwę tej technologii z powodu możliwości wykasowania dużych bloków pamięci w jednym momencie. Taka możliwość wyraźnie odróżnia technologię Flash od technologii EEPROM, gdzie każdy bit pamięci musi być kasowany osobno.
Komórka pamięci Flash składa się z jednego tranzystora z pływającą bramką. Rysunki 1 i 2 przedstawiają kolejno komórkę pamięci EPROM oraz komórkę pamięci Flash. Oba rozwiązania są do siebie bardzo podobne. Różnicę stanowi geometria układu: w szczególności bramka tlenkowa pomiędzy krzemem, a bramką pływającą jest cieńsza w przypadku technologii Flash. Również źródło i dren wykazują różnice. Dzięki tym niewielkim zmianom, w technologii EPROM uzyskano możliwość czyszczenia danych elektrycznie. Przyłożenie wysokiego napięcia o odwrotnej polaryzacji powoduje wyczyszczenie zawartości komórki. Jest to wykonywane za pomocą impulsu prądu o natężeniu bliskim 200 A. Pamięci Flash można swobodnie odczytywać i kasować tylko całymi blokami, po kilka tysięcy bitów i zmieniać stan pojedynczej komórki.

Rys. 1. Komórka pamięci EPROM [2].
Rys. 2. Komórka pamięci Flash [2].

Ze względu na rodzaj połączenia pojedynczych komórek wyróżniamy dwie odmiany pamięci Flash: NOR (połączenie równoległe) i NAND (połączenie szeregowe). W związku ze swoją budową, pamięci NAND nie mogą być odczytywane zupełnie swobodnie, a jedynie porcjami po kilka kB. Ponadto, w porównaniu do pamięci NOR, mają krótsze czasy zapisu, odczytu, większą gęstość zapisu i co za tym idzie – niższy koszt. Rysunek 3 przedstawia porównanie architektury NOR i NAND.

Rys. 3. Porównanie architektury NOR i NAND [2].

Dyski SSD (Solid State Drive)


Popularnym rozwiązaniem wykorzystującym pamięci Flash są dyski SSD. W pierwszej kolejności dyski te ze względu na wysoką odporność na uszkodzenia wykorzystywane były głównie w komputerach przemysłowych. Obecnie są stosowane powszechnie ze względu na bardzo wysoką wydajność pracy. Rysunki 4 i 5 przedstawiają wykonane przez firmę Intel porównanie czasu pracy klasycznego dysku SSD i HDD. Można zaobserwować bardzo dużą różnicę w wydajności na korzyść dysków SSD. Dodatkowymi zaletami przemawiającymi za dyskami SDD jest niski pobór energii, bezgłośna praca czy mała waga.

Rys. 4. Czas uruchomienia Microsoft Office Proffesional 2007 [3].
Rys. 5. Czas uruchomienia World of Warcraft i Microsoft Windows Defender [3].

W najbliższych latach można spodziewać się sukcesywnego zwiększania się udziału na rynku nośników danych pamięci typu Flash. Dlatego bardzo ważnym i interesującym zagadnieniem będzie opracowanie technologii niszczenia danych z dysków SSD, analogicznej do tej, jaką oferują demagnetyzery dla dysków HDD.

O tym jak usunąć dane z tego typu pamięci, pisaliśmy w artykule: Czy można bezpiecznie wymazać dane z dysków SSD?

Referencje
[1] http://mimuw.edu.pl/
[2] http://smithsonianchips.si.edu/
[3] Intel.com