Flash Memory/USB-накопитель или флэш-память — это миниатюрное запоминающее устройство, применимое в качестве дополнительного носителя информации и ее хранения. Устройство подключается к компьютеру или другому считывающему устройству через интерфейс USB.
USB-накопитель предназначен для многократного прочитывания записанной на нем информации в течение установленного срока эксплуатации, который обычно составляет от 10 до 100 лет. Производить же запись на флэш-память можно ограниченное количество раз (около миллиона циклов).
Флеш-память считается более надежным и компактным по сравнению с жесткими дисками (HDD), поскольку не имеет подвижных механических частей. Данное устройство довольно широко используется при производстве цифровых портативных устройств: фото и видеокамер, диктофонов и MP3-плееров, КПК и мобильных телефонов. Наряду с этим, Flash Memory используется для хранения встроенного ПО в различном оборудовании, таком как модемы, мини-АТС, сканеры, принтеры или же маршрутизаторы. Пожалуй, единственным недостатком современных USB-накопителей является их относительно малый объем.
Как прошить флешь память. И что это такое ?
История Flash Memory
Первая флеш-память появилась в 1984 году, ее изобрел инженер компании Toshiba Фудзио Масуокой (Fujio Masuoka), коллега которого Сёдзи Ариидзуми (Shoji Ariizumi) сравнил принцип действия данного устройства с фотовспышкой и впервые назвал его «flash». Публичная презентация Flash Memory состоялась в 1984 году на Международном семинаре по электронным устройствам, проходившем в Сан-Франциско, штат Калифорния, где данным изобретением заинтересовалась компанию Intel. Спустя четыре года ее специалисты выпустили первый флеш-процессор коммерческого типа. Крупнейшими производителями флэш-накопителей в конце 2010 года стали компания Samsung, занимающей 32% данного рынка и Toshiba — 17%.
Принцип работы USB-накопителя
Вся информация, записанная на Flash-накопитель и сохраненная в его массиве, который состоит из транзисторов с плавающим затвором, именуемыми ячейками (cell). В обычных устройствах с одноуровневыми ячейками (single-level cell), любая из них «запоминает» только один бит данных. Однако некоторые новые чипы с многоуровневыми ячейками (multi-level cell или triple-level cell) способны запомнить и больший объем информации. При этом на плавающем затворе транзистора должен использоваться различный электрический заряд.
Основные характеристики USB-накопителя
Объем представленных в настоящее время флэш-накопителей измеряется от нескольких килобайт до сотен гигабайт.
В 2005 году специалисты компаний Toshiba и SanDisk провели презентацию NAND-процессора, общий объем которого составил 1 Гб. При создании данного устройства они применили технологию многоуровневых ячеек, когда транзистор способен хранить несколько бит данных, используя различный электрический заряд на плавающем затворе.
В сентябре следующего года компания Samsung представила общественности уже 4-гигабайтный чип, разработанный на основе 40-нм технологического процесса, а в конце 2009 года, технологи Toshiba заявили о создании 64 Гб флэш-накопителя, который был запущен в массвое производство уже в начале следующего года.
Летом 2010-го состоялась презентация первого в истории человечества USB-накопителя объемом 128 Гб, состоящий из шестнадцати модулей по 8 Гб.
В апреле 2011 года компании Intel и Micron объявили о создании MLC NAND флэш-чипа на 8 Гбайт, площадью 118 мм, почти вполовину меньше аналогичных устройств, серийное производство которого стартовало в конце 2011 года.
Типы карт памяти и Flash-накопителей
 |
 |
 |
  |
| CF/Compact Flash — один из первых и наиболее старейших стандартов флэш-памяти. Первая CF флеш-карта была разработана специалистами корпорации SanDisk в 1994 году, однако данный формат очень популярен и в настоящее время. |
Применяется он в основном в профессиональном видео- и фото-оборудовании, поскольку имеет довольно большие размеры 43х36х3,3 мм, в результате чего довольно проблематично установить слот для Compact Flash в мобильные телефоны или MP3-плееры. При этом карта считается не очень надежной, а также не обладает высокой скоростью обработки данных. Максимально допустимый объём Compact Flash в настоящее время достигает 128 Гбайт, а скорость копирования данных выросла до 120 Мбайт/с.
RS-MMC/Reduced Size Multimedia Card — карта памяти, которая в два раза по длине меньше стандартной карты MMC — 24х18х1,4 мм и весом около 6 гр. При этом сохранены все остальные характеристики и параметры обычной MMC-карты. Для использования карт RS-MMC необходимо использовать адаптер.
MMCmicro — миниатюрная карта памяти с размерами всего 14х12х1,1 мм и предназначенная для мобильных устройств. Для ее применения необходимо использовать стандартный слот MMC и специальный переходник.
 |
SD Card/Secure Digital Card – это более совершенная версия стандарта MMC, которая совместима с техникой SanDisk, Panasonic, Toshiba. Основным отличием SD Card от прототипа является наличие технологии защиты авторских прав, представленной в криптозащите от несанкционированного копирования, случайного стирания или механического переключения защиты от записи. |
Несмотря на очень схожие с ММС-картой параметры и размеры 32х24х2,1 мм, данную карту нельзя использовать со стандартным слотом ММС.
SDHC/SD High Capacity — это SD-карта памяти высокой ёмкости, известные современным пользователям как SD 1.0, SD 1.1 и SD 2.0 (SDHC). Данный устройства различаются максимально допустимым объемом данных, который можно на них разместить. Так предусмотрены ограничения по емкости в виде 4 Гб для SD и 32 Гб для SDHC. При этом SDHC-карта обратно совместима с SD. Оба варианта могут быть представлены в трех форматах физических размеров: стандартный, mini и micro.
microSD/Micro Secure Digital Card – это самое компактное по данным на 2011 год съёмное устройствами флеш-памяти, его размеры составляют 11х15х1 мм, что позволяет использовать его мобильных телефонах, коммуникаторах и т. д. Переключатель защиты от записи расположен на адаптере microSD-SD, а максимально возможный объём карты составляет 32 Гб.
Memory Stick Micro/M2 – карта памяти, формат которой конкурирует по размеру с microSD, но при этом преимущество остается за устройствами Sony.
Источник: roscam-ufa.ru
Что нужно знать о флэш-памяти.
Постоянное снижение стоимости флэш-памяти за последние несколько лет, заставило производителей искать пути удешевления производства, зачастую в ущерб качества конечного продукта. Использование низкосортных чипов и контроллеров, не прошедших контроль, как минимум, сильно снижает долговечность USB-флэшки или карты памяти, а как максимум, приводит к большому проценту брака или несовместимости с устройствами, для которых они предназначены. Попробуем кратко описать процесс изготовления флэш-памяти и систематизировать наиболее важную информацию, которая позволит нам сделать правильный выбор при покупке.
Песок, а особенно кварц, содержит большой процент диоксида кремния (SiO2), который является базовым ингредиентом для производства полупроводников. После добычи песка происходит очистка кремния от примесей — кремний очищается в несколько этапов, чтобы достичь достаточного качества для производства полупроводников — его называют кремний полупроводниковой чистоты. Он настолько очищен от примесей, что допускается только один чужеродный атом на каждый миллиард атомов кремния. Получившаяся болванка монокристалла весит около 100 килограмм, при этом чистота кремния составляет 99,9999 процентов.
Далее болванка переходит на стадию пиления, когда из неё вырезаются тонкие отдельные диски кремния, называемые подложками (или «вафлями», wafers). Толщина диска составляет 250-1000мкм, а диаметр до 450мм.
После вырезания подложки полируются, пока их поверхность не достигнет зеркально гладкого состояния.
Затем на кремниевую пластину-подложку последовательно, один за другим, на высокотехнологичном оборудовании производят напыление технологических слоёв. Этот процесс образует в объеме полупроводникового «пирога» нужные электронные компоненты такие как: транзисторы, резисторы, конденсаторы и простые проводники. От состава слоев и рисунка масок зависят конечные свойства продукта.
Готовые подложки тестируются на так называемых установках зондового контроля. Они работают со всей подложкой. На контакты каждого кристалла накладываются контакты зонда, что позволяет проводить электрические тесты.
В дальнейшем, пластины разрезают на кристаллы, которые являются основой для изготовления микросхем памяти.
Затем необходимо провести проводные соединения, связывающие контакты, ножки упаковки и сам кристалл. Для этого могут быть использованы золотые, алюминиевые или медные соединения. Подобные технологические процессы в настоящее время могут осуществить лишь несколько предприятий, такие как Intel, AMD, Hitachi, Samsung, Toshiba.
Несмотря на совершенную вакуумную гигиену, беспылевое исполнение машин и рабочей одежды персонала, 100 процентного качества достичь не удается никогда. Даже малая доля примесей, пылинки, окислы способны привести полупроводники в негодное состояние. Теоретически, каждый чип по выходу с производственной линии должен быть проверен на надежность и быстродействие в соответствии со спецификацией. Чипы, показавшие устойчивую работу на всех тестах, относятся к классу А , чипы с небольшими дефектами будут отнесены к классу С, а чипы, имеющие значительные дефекты, обычно уничтожаются.
Чипы класса А наиболее надежны и считаются чипами высшего качества. Они являются наиболее дорогими, потому что обеспечивают устойчивую работу в любых условиях. Чипы класса С применяются в изделиях, не столь требовательных к системной памяти, например, в калькуляторах и другой бытовой технике.
Обычно, производители продают чипы различных ценовых категорий в зависимости от объема их тестирования. Чипы верхней ценовой категории протестированы тщательно и гарантируется отсутствие ошибок в 99.9% случаев. Наименьшую цену имеют микросхемы, которые на скорость и надежность не тестировались, то есть покупатель приобретает чипы «как есть» и ему может не повезти. В этом случае тестирование возлагается на покупателя.
Основные производители модулей памяти (TOSHIBA, SAMSUNG, MICRON и др.) и контроллеров (PHISON, TOSHIBA и др.), закупаются непосредственно у изготовителей чипов. Лучшие производители используют чипы класса А, чтобы гарантировать надежность своей продукции. Некоторые мелкие «левые» производители покупают чипы либо на сером рынке, либо чипы низшего класса у производителей. Это позволяет поддерживать низкие цены, жертвуя качеством и надёжностью.
Важно понимать, что с флэш-памятью также как и везде — за что вы платите, то и получаете. Если какая-то память предлагается по более дешевой цене, есть все основания полагать, что и качество у нее более низкое. Даже если на дешевую память дается гарантия, нередко она оказывается бесполезной из-за того, что проблемы обнаруживаются после истечения ее срока.
C 2011 года ООО «Компания Мирекс» является ОЕМ-партнером корпорации «PHISON».
PHISON Electronics Corporation была создана в ноябре 2000 года в Синьчжу, Тайвань. Участвуя в разработке первого однокристального USB флэш-накопителя, Phison и сейчас является лидером на рынке контроллеров и приложений, включая USB, SD, еMMC, PATA и SATA. В 2011 году компания поставила более 500 миллионов контроллеров по всему миру, при этом её выручка превысила 1 миллиард долларов. В круг основных партнеров и клиентов входят: Apple, Toshiba, Kingston Technology, Nokia, Motorola, Canon, NEC, HP, Sharp, Hynix Semiconductor, Intel, Micron, Sony.
Вся флэш-память под ТМ Mirex произведена этим мировым лидером на рынке контроллеров и приложений, из чипов класса А, на контроллерах и сборках собственного производства PHISON, с использованием чипов памяти Samsung или Toshiba.
Кристаллы для носителей Mirex производятся и отбираются в строгом соответствии международным стандартам качества, что позволяет защитить потребителя от досадных неожиданностей.
Источник: mirex.ru
Сколько типов флэш-памяти
Флеш память наиболее актуальный и распространенный носитель информации. Из статьи вы узнаете, сколько существует типов флэш-памяти и в чем различия.
Для чего нужна флеш-память?
Флэш-память используется для записи и чтения информации. Отсутствие механических частей способствует высокой скорости обмена данными, компактным габаритам и весе. А ещё устойчивости к перегрузкам и вибрациям. По этой причине флэш-память используется во всех сферах.
Сколько типов флэш-памяти существует?
- SLC – 1 бит.
- MLC – 2 бита.
- TLC – 3 бита.
- QLC – 4 бита.
- PLC – 5 бит.
Все 5 типов памяти работают по одному принципу. Микросхема состоит из массива ячеек представляющих собой транзисторы с плавающим затвором. В пустой ячейке затвор открыт, а в занятой затвор закрыт и хранит заряд в виде электрона. Регулируется такой процесс подачей энергии на ячейку, а ещё установленным пороговым напряжением. Если напряжение в ячейке выше порогового, управляющим контроллером ячейка определяется занятой, напряжение ниже порогового – ячейка свободна.
Ещё чем больше бит вмещается в ячейку, тем выше энергопотребление памяти и устройства в целом.
SLC
Память с одноуровневой ячейкой способной хранить только 1 бит данных в ячейке. Благодаря такому размещению достигается наивысшая скорость записи и чтения среди всех типов флэш-памяти, ввиду двух значений порогового напряжения. Ещё память отличается высокой долговечностью при перезаписи – 50 000 циклов.
При этом низкая плотность хранения данных негативно сказывается на себестоимости производства микросхем памяти. Поэтому накопители с SLC памятью используются преимущественно в серверах и дата центрах, где требуется высокая пропускная способность и долговечность.
Более широкое распространение SLC память приобрела в SSD накопителях, как кэш. Примерно 5-20% общего количества ячеек работают в SLC режиме, а остальные в TLC или QLC. Такое решение позволяет копировать данные на накопитель с высокой скоростью, пока SLC буфер не заполнится, после чего скорость падает в несколько раз из-за использования другого типа памяти.
MLC
Память с многоуровневой ячейкой позволяющей хранить 2 бита данных в одной ячейке. Для этой цели используется 4 значения порогового напряжения. В результате скорости работы памяти снизилась в 1.5-2 раза при сравнении с SLC, так как управляющему контроллеру требуется больше времени на определение записанного бита. Ресурс ячеек снизился до 3000 циклов, поскольку для записи данных требуется перезаписывать все 4 значения порогового напряжения в ячейке.
При этом плотность хранения данных выросла в 2 раза. А снижение цены производства памяти поспособствовало распространению накопителей с MLC на потребительском рынке.
TLC
Память с трехуровневой ячейкой позволяющей вместить 3 бита данных в одну ячейку. Для реализации потребовалось ввести 8 значений порогового напряжения, что снизило скорость работы памяти примерно на 1.5 раза относительно MLC типа. Одновременно с падением скорости работы уменьшился ресурс ячеек до 1000-1500 циклов. При этом плотность микросхем выросла в 3 раза, что положительно отразилось на стоимости производства.
QLC
Память с четырехуровневой ячейкой. Что бы вмещать 4 бита в одной ячейке используется 16 значений порогового напряжения. В результате скорость работы памяти ещё сильнее сократилась, поскольку управляющему контроллеру требуется больше времени на определение комбинации записанных битов. Ресурс ячеек QLC памяти снизился в раза относительно MLC.
Положительная сторона QLC типа в наиболее высокой плотности хранимых данных, а так же дополнительном снижении себестоимости производства.
PLC
Память с пятиуровневой ячейкой. В настоящее время PLC микросхемы не поступили в продажу. При этом учитывая развитие предыдущих типов памяти, для записи 5 битов в ячейку потребуется ввести 32 пороговых значений напряжений. В результате скорость работы памяти и ресурс ожидаемо снизится относительно QLC.
SD-карты используют флеш-память?
Все SD карты производятся с использованием флеш-памяти. В картах с увеличенным ресурсом и сроком службы применяется MLC память. В большинстве обычных накопителей применяется TLC память с оптимальным соотношением цены, ресурса и производительности. Память QLC используют в недорогих картах или подделках.
Какие существуют два основных типа памяти?
Наиболее распространенные современные типы памяти – NAND и DRAM.
NAND
NAND – энергонезависимый тип памяти. После отключения питания данные не стираются, а хранятся внутри массива ячеек транзисторов.
Конструктивно NAND память представляет собой структурированный массив ячеек с транзисторами и двумя состояниями затвора: открытый и закрытый. Транзистор с открытым затвором пустой. Транзистор с закрытым затвором занят электроном и используется для хранения данных.
Дальнейшее развитие NAND памяти получило название 3D NAND. Некоторые компании продвигают технологию под другим названием: BiCS или V-NAND. В 3D NAND ячейки уложены друг на друга слоями. Благодаря такому исполнению удалось увеличить плотность одной микросхемы памяти. Некоторые производители планируют через несколько лет освоить производство 512-слойной памяти.
Память NAND используется в устройствах для постоянного хранения данных: внутри телефонов и планшетов, в умных часах и браслетах, в USB флеш картах, в SD и MicroSD картах, в SSD накопителях и т.д.
DRAM
DRAM относится к типу энергозависимой памяти. Для хранения данных необходима постоянная подача питания. После прекращения подачи энергии память очищается.
Память DRAM представляет собой массив ячеек конденсаторов и транзисторов. Для записи данных конденсатор заряжает ячейку, тогда затвор транзистора закрывается. Для очищения данных конденсатор разряжает ячейку и тогда затвор транзистора открывается.
Память DRAM отличается высокой пропускной способностью, превышающей NAND в десятки раз. Срок службы DRAM так же превосходит NAND память. Поэтому DRAM нашли применение в качестве оперативных запоминающих устройств – ОЗУ. Память DRAM используется в модулях памяти для ПК и ноутбуков, в телефонах и планшетах, наручных аксессуарах и т.д. Память DRAM так же используют в качестве буфера обмена в устройствах, требовательных к задержкам, например в SSD.
Часто задаваемые вопросы
SSD – флеш память?
Накопитель Solid-State Drive или SSD использует для хранения информации флеш память преимущественно типа NAND. На печатной плате может размещаться 1-4 микросхемы памяти. Для получения SDD большой емкости производители обычно используют чипы памяти с высокой плотностью.
Какой тип устройства является флэш-памятью?
С флеш памятью принято считать любое устройство, где для хранения информации используются микросхемы памяти. Микросхемы флеш памяти используются во всех переносных устройствах: телефоны, планшеты, ноутбуки, умные часы и смарт браслеты. Носители информации без флеш памяти используются для стационарного использования внутри ПК, серверов и дата центров.
EPROM или EEPROM относится к флеш памяти?
EPROM и EEPROM относятся к флеш памяти. Оба типа памяти – предшествующий тип современной флеш памяти.
Что такое флэш-память и примеры?
Флеш память представляет собой микросхему массива ячеек с транзисторами внутри корпуса. Транзистор каждой ячейки позволяет уместить 1 бит информации, поэтому одна микросхема содержит миллионы ячеек. Микросхема распаивается на печатной плате и содержит контроллер для управления памятью.
Контроллер считывает и записывает информацию, а так же может выполнять дополнительные функции: выравнивание износа, переназначение или отключение неисправных ячеек памяти и т.д. Флеш память используется в различных мобильных устройствах для хранения данных. Встроенная флеш память используется в смартфонах, планшетах, умных часах и фитнес браслетах. Расширяемая флеш память представлена в виде SSD дисков и SD карт памяти.
Что такое флэш-память в компьютере?
Флеш память в компьютере представлена в виде SSD дисков и NVMe накопителей. Такие накопители используются в основном для работы операционной системы, запуска требовательных к ресурсам игр и программ. Микросхемы с флеш памятью так же встроены в материнскую плату и видеокарту компьютера для хранения БИОСа.
Какие материалы используются во флэш-памяти?
Основной компонент флеш-памяти – транзистор с плавающим затвором. Транзисторы созданы из полупроводника кремния. В качестве корпуса для микросхемы используется пластикат. Так же присутствует металл для пайки к контактам на печатной плате.
Кто изобрел флэш-память?
Первым изобретателем флэш памяти считается Фудзио Масуока – инженер компании Toshiba. Разработка была представлена в 1984 году. Сам же термин «флэш» придумал Сёдзи Ариидзуми – другой работник компании Toshiba.
Как хранится флэш-память?
Флэш память состоит из массива ячеек транзисторов с плавающим затвором. Каждый транзистор хранит 1 бит информации. Для хранения информации в транзистор переходит электрон, после чего затвор транзистора закрывается.
Что такое NAND и NOR флэш-память?
NAND и NOR – флэш память с разным методом соединения ячеек в массив. В NAND конструкция выполнена в идее трехмерного массива, а NOR в виде классической двухмерной матрицы. В NAND можно увеличить плотность компоновки из-за маленького размера ячейки, при этом доступ к каждой ячейке затрудняется.
В NOR наоборот реализован быстрый доступ к каждой ячейке, при этом невозможно создать компактного размера ячейку. Поэтому NAND используется для хранения большого объема данных. А NOR в качестве памяти для микропроцессоров и хранения небольшого объема данных.
Какая флэш-память самая быстрая?
Самой быстрой флэш памятью можно считать 3D XPoint. Это энергонезависимая память разработанная Intel и Micron. В некоторых операциях накопители Optane с памятью 3D XPoint в 2-3 раза превосходят лучшие накопители с памятью типа NAND. При этом стоимость накопителей с памятью 3D XPoint выше в 5-10 раз накопители с NAND памятью.
Видео инструкции
Вывод
В статье подробно описано, сколько типов флэш-памяти существует. В настоящее время активно используется MLC, TLC и QLC тип. Из-за высокой себестоимости и низкой плотности хранимых данных SLC тип выпускается только для корпоративного сектора, а так же используется в качестве кэша с сочетанием других типов памяти. А продажи PLC памяти ожидаются в обозримом будущем.
Какие у вас имеются вопросы? Оставляйте сообщения в комментариях внизу статьи.
Источник: androfon.ru