فلش

حافظه فلش دنیای ذخیره سازی داده ها و لوازم التحریر را متحول کرده و به بخشی جدایی ناپذیر از فناوری مدرن تبدیل شده است.

این فناوری حافظه غیرفرار راه خود را به دستگاه‌های مختلف، از درایوهای USB و کارت‌های حافظه گرفته تا گوشی‌های هوشمند، درایوهای حالت جامد (SSD) و سیستم‌های تعبیه شده پیدا کرده است.

در این مقاله به بررسی مفهوم، اصول کار، انواع، کاربردها، مزایا و چشم اندازهای آینده فلش مموری در لوازم التحریر خواهیم پرداخت.

فلش مموری نوعی حافظه نیمه هادی غیر فرار است که امکان ذخیره و بازیابی اطلاعات را حتی در صورت قطع منبع تغذیه فراهم می کند.

بر خلاف حافظه با دسترسی تصادفی (RAM) که فرار است و داده های خود را با قطع برق از دست می دهد، حافظه فلش اطلاعات را در طول چرخه های برق حفظ می کند و آن را برای ذخیره سازی طولانی مدت داده مناسب می کند.

بلوک های سازنده اولیه حافظه فلش سلول های حافظه هستند که داده ها را به عنوان بارهای الکتریکی در ترانزیستورها ذخیره می کنند.

حافظه فلش بر اساس اصل حافظه فقط خواندنی قابل برنامه ریزی قابل پاک شدن الکتریکی (EEPROM) کار می کند.

سلول های حافظه فلش مموری از ترانزیستورهای دروازه شناور تشکیل شده اند.

این ترانزیستورها دارای یک دروازه شناور هستند که از گیت اصلی عایق شده است و شارژ ذخیره شده روی دروازه شناور وضعیت سلول حافظه (0 یا 1) را تعیین می کند.

برای نوشتن داده‌ها در سلول فلش مموری، ولتاژ بالایی به گیت کنترل اعمال می‌شود که به الکترون‌ها اجازه می‌دهد از لایه اکسید عایق عبور کرده و روی دروازه شناور گیر بیفتند.

این فرآیند شارژ در دروازه شناور را تغییر می دهد که نشان دهنده بیت داده مورد نظر است.

پاک کردن اطلاعات از حافظه فلش شامل حذف شارژ ذخیره شده از دروازه شناور است. این امر با اعمال ولتاژ بالاتر به گیت کنترل به دست می‌آید که به الکترون‌های به دام افتاده اجازه می‌دهد تا به منبع یا پایانه تخلیه تونل بازگردند.

خواندن داده ها از حافظه فلش شامل اعمال ولتاژ به گیت کنترل و حس کردن جریان حاصله بین پایانه های منبع و تخلیه است.

جریان جریان، بار روی دروازه شناور و در نتیجه داده های ذخیره شده را نشان می دهد.

• حافظه فلش NAND: فلش NAND رایج ترین نوع فلش مموری است که در دستگاه هایی مانند درایوهای USB، کارت های حافظه و SSD استفاده می شود. این به دلیل چگالی بالا، مقرون به صرفه بودن و سرعت خواندن سریع شناخته شده است. حافظه فلش NAND در سلول های حافظه در یک ساختار شبکه مانند سازماندهی شده است، با سلول های متعددی که یک صفحه را تشکیل می دهند و چندین صفحه یک بلوک را تشکیل می دهند. در حالی که سرعت خواندن سریع ارائه می دهد، سرعت نوشتن آن کندتر است و تعداد محدودی چرخه پاک کردن نوشتن دارد.
• NOR Flash Memory: حافظه فلش NOR معمولاً در برنامه‌هایی استفاده می‌شود که دسترسی تصادفی سریع و قابلیت‌های اجرا در محل (XIP) مورد نیاز است، مانند سیستم عامل و ذخیره‌سازی کد سیستم در سیستم‌های تعبیه‌شده. این اجازه می دهد تا سلول های حافظه جداگانه خوانده یا نوشته شوند، اما در مقایسه با فلش NAND چگالی کمتر و هزینه بالاتری دارد.
• 3D NAND Flash Memory: 3D NAND شکل پیشرفته ای از حافظه فلش NAND است که سلول های حافظه را به صورت عمودی روی هم قرار می دهد و امکان ذخیره سازی بالاتر و عملکرد بهبود یافته را فراهم می کند. این فناوری برخی از محدودیت‌های NAND مسطح سنتی، مانند چالش‌های مقیاس‌بندی و کاهش استقامت را برطرف می‌کند.
• SLC، MLC، TLC و QLC NAND: حافظه فلش NAND بر اساس تعداد بیت های ذخیره شده در هر سلول طبقه بندی می شود. سلول تک سطحی (SLC) یک بیت در هر سلول، سلول چند سطحی (MLC) دو بیت، سلول سه سطحی (TLC) سه بیت و سلول چهار سطحی (QLC) چهار بیت را ذخیره می کند. با افزایش تعداد بیت های ذخیره شده در هر سلول، چگالی بهبود می یابد، اما ممکن است استقامت و عملکرد کاهش یابد.

برنامه های کاربردی فلش:

1. درایوهای USB و کارت‌های حافظه: درایوهای فلش و کارت‌های حافظه راه‌حل‌های ذخیره‌سازی داده قابل حمل و مناسب برای انتقال و حمل داده‌ها بین دستگاه‌ها هستند.
2. درایوهای حالت جامد (SSD): درایوهای SSD از حافظه فلش NAND برای ایجاد فضای ذخیره سازی سریع و کارآمد در لپ تاپ ها، رایانه های رومیزی و مراکز داده استفاده می کنند و جایگزین هارد دیسک های سنتی (HDD) می شوند.
3. گوشی‌های هوشمند و تبلت‌ها:به‌عنوان ذخیره‌سازی اصلی در گوشی‌های هوشمند و تبلت‌ها استفاده می‌شود که امکان دسترسی سریع به داده‌ها و برنامه‌ها را فراهم می‌کند.
4. دوربین های دیجیتال: کارت های حافظه فلش معمولا در دوربین های دیجیتال برای ذخیره عکس و فیلم استفاده می شوند.
5. سیستم های جاسازی شده:به طور گسترده در سیستم های جاسازی شده برای ذخیره سازی سیستم عامل، کد سیستم عامل و ثبت داده ها استفاده می شود.
6. خودرو: فلش مموری در سیستم‌های اطلاعات سرگرمی، واحدهای ناوبری و برای ذخیره به‌روزرسانی‌های نرم‌افزاری در وسایل نقلیه مدرن استفاده می‌شود.
7. دستگاه‌های اینترنت اشیا:برای دستگاه‌های اینترنت اشیای کم مصرف و کم‌مصرف که نیاز به ذخیره‌سازی غیرفرار دارند، ضروری است.

مزایای فلش مموری: