A számítástechnikában is egyre gyakrabban használatos kifejezés a Flash, de ezt a szót is egy kis homály fedi. Ebben a hónapban annak jártam utána, hogy pontosabban mit is takar ez a technológia. Mivel a számítástechnikában már ismerős az Intel cég, ezért az általuk gyártott Flash termékén mutatom be ezeket az eszközöket.

Bevezetés

Az Intel StrataFlash memória technológiája jelentősen megnöveli a területenkénti bitek számát, ezért jelentősen csökken az ár per megabyte hányados. Az Intel StrataFlash technológiát megelőzte az Intel által kifejlesztett ETOX™ flash memória.
Az Intel NOR-bázisú, sokszintű cella technológiája gondoskodik a közvetlen memóriacella elérésről, amely lényege, hogy gondoskodik a pontos töltés érzékeléséről, a töltési szint ellenőrzéséről és a tárhármas kulcs megjelenéséről a StrataFlash technológiában. Ez a direkt memóriacella elérés eredményezi a megbízhatóságot ebben a robusztus technológiában.
A flash memóriák egyesítik EPROM-típusú programozási és az EEPROM-hoz hasonló törlési technikát. A nagy memóriatömbben kisebb törlési blokkok vannak, amelyekben összekapcsolódik a chipben lévő program és törlési algoritmus, ehhez még hozzáadódik a már hatékony és megbízható flash memória technológia. Ez a funkcionalitás kombinálódik az Intel évek alatt felhalmozott gyártási tapasztalatával.
A tipikus flash memóriacella (Standard ETOX™ Technology Cells) egy cellában egy bitnyi adatot tárol. Mindegyik cellát jellemzi egy adott feszültségszint. Elektromos töltést minden cellánál egy lebegőpontos kapu tárol. Mindegyik cellán vagy tranzisztoron belül kétféle feszültségszint létezik.(1. ábra)

Intel StrataFlash™ Memory Technology

Az Intel StrataFlash memóriája sokszintű cella (MLC) technológiával dolgozik, amely engedélyezi a több bit per memóriacellát. Az Intel MLC technológiában egy adott feszültségszinthez egy előre meghatározott bitmintát feleltetnek meg. Ez a technológia effektív csökkenti a cella méretét. Ez jelentősen csökkenti az ár per megabyte hányadost. Egy Intel StrataFlash memória cella képes tárolni kétbitnyi adatot. (1. B. ábra)
A NOR-bázisú MLC technológiával könnyen megvalósítható a három bit per cellatárolás is, ezzel még jelentősebben csökken a memória mérete (1. C. ábra). A cellán belül a feszültség eloszlik két szintre.


1. ábra

Cella struktúra

A lebegő poly-szilikon kapu (poly-1) gondoskodik a töltéstároló mechanizmusról és használja az ETOX flash és EPROM technológiákat. Az Intel ultra-tiszta higany-oxid technológia miatt a meghibásodási esély is jóval alacsonyabb.
A cellakonstrukció magában foglalja a poly-2 vezérelt kaput, ami közvetlenül a lebegő kapu felett helyezkedik el. Az inter-poly ONO dielektrikum elkülöníti a lebegő kaput a kontroll kaputól. A lebegő kapu hozzájárul  a forrás/nyelő leválasztáshoz. A dielektrikum réteg elszigeteli a metal-1-et a vezérlőkaputól.
Metal-1 hordozó bitsoros adatátvitelt biztosít az érzékelő erősítő és útvonal feszültség között a cella irányába. Metal-2 öv pedig a szóvonallal csökkenti az ellenállást. A két fémtechnológia csökkenti a hozzáférési időt, mert több tömböt is össze tud fogni. Az olvasás-hozzáférés ütemezés is fejlődött.
 


2. ábra

Cellaműveletek

Az Intel StrataFlash memóriánál fontos a pontos, precíz cellafeltöltés. Az Intel StrataFlash memóriavezérlőnek, muszáj a precíz cellafeltöltésről, a precíz feszültségérzékelésről és a töltés megőrzéséről gondoskodni. Ez a követelmény találkozik a NOR architekturával. Direkt kapcsolatban van a kapu, forrás és a nyelő mindegyik memóriacellával.

A program

A programozás alatt megfelelő töltésnek kell lennie a lebegő kapunál. Analóg feszültség kerül mindegyik cellára és ez szétoszlik a többszörös Vt szintek között. Ezt a fajta töltésbefecskendezést Channel Hot-Electron-nak (CHE) is nevezik.
A programozás alatt minden cellában a direkt föld, bitvonal és szóvonal csatlakozások engedélyezik a pontos töltés elhelyezést. A cellák ellenőrző kapuja kapcsolatban van a belül előállított feszültséggel, és közvetlenül irányítja a szóvonali csatlakozást és a sordekódolást. A nyelő impulzust rak a konstans feszültségbe, és ezzel jön létre a bitvonali csatlakozás és az oszlopdekódolás. A forrás pedig azonnal csatlakozik a földhöz.
A feszültség és a kontroll kapuban lévő kapacitás összekapcsolódik a lebegő kapuban lévővel és ezáltal a dielektrikum megváltozik. Ez összekapcsolódik a lebegő kapunak a programozott feszültség előfeszítésével, amelyik inverzbe állítja a p-típusú csatorna alját. A csatorna invertáció után (most már megfelelő a karakterisztika az n-típusú anyagban), az átmeneti szintű feszültség a nyelőbe kerül. Ez okozza, hogy a nyelő magához vonzza az elektront, de a többségi töltést vivő jel pedig az n-típusú részbe, azaz a forrásba kerül.
A programozás végrehajtása alatt gyorsított elektronok kerülnek a csatornára, ahol végül elegendő energiájuk lesz legyőzni a lehetséges akadályokat és beépülnie az oxidba. Minthogy a nyelő feszültség megnő, ez növeli a csatorna elektromos sodrását, amely megnöveli a kinetikus energiát.
 


3. ábra

Elektront tárolódik a lebegő kapuban, a töltésnek muszáj legyőznie a vezérlő kaput. Ez a potenciál eredményezi a magas bekapcsolási küszöbfeszültséget (Vt) a tranzisztorban (memóriacellában). Irányított és pontos kapu és nyelő irányítású elhelyezés található meg ezekben az eszközökben.
Az Intel StrataFlash memória technológiában a feszültség eloszlik a cellák között. A 4. ábrán az eloszlás mellett a feszültségszintek és a hivatkozási pontok (P1,P2,P3) is megtalálhatóak a két bit per cella technológia esetén. A programozási adat, megadott memóriacímek átmeneti megadása a következő lehet:
11 : törölt
10,01,00 : programozói szint.
 


4. ábra

Ez a feszültségszint meghatározott a küszöbfeszültség a cellaolvasás folyamata: Vt< Vt(R1) nullás szint, Vt(R1)< Vt< Vt(R2) egyes szint, Vt(R2)< Vt< Vt(R3) kettes szint, Vt> Vt(R3) harmadik szint.

Intel StrataFlash memória programozói algoritmus megvalósított a chip-ben, aminek a neve író állapot gép (WSM). Amikor a programozás véget ért a WSM frissíti a státuszbitet (STS) és az eszköz belső státusz regisztereit. Kiegészítő állapot bitek részleges siker/hiba információkat és a valószínűsített hibákat jelzik, ha előfordulnak. 5. ábra a programozói algoritmust mutatja.
 


5. ábra

Olvasás

Adatolvasás közben a töltésérzékelés nagyon fontos. Az olvasási sebesség összehasonlítható az egy bit per cella technológiával.
Az adatolvasás műveleténél a négyszintű memória csökkenti az olvasási feszültség mértékét és növeli az olvasás sebességét. A referencia cellák előfeszítései arányosak a kiolvasandó cella Vt-jével. Az olvasási feszültség az ellenőrző kapuba kerül, a forrás a földre és a nyelőnél előfeszítést alkalmaznak.

Törlés

A törlési folyamatnál a nagy elektromos téren keresztül az oxid rétegből kiszakad az elektron. Minden memóriacella a 0 szintet kapja, azaz 11 értéket vesz fel.
A törlés folyamán a pozitív feszültség lesz az adatút az összes forrás csatlakozásán. Az ellenőrző kapu kapcsolódik a negatív feszültségre, a nyelő pedig törli a töltést.
(6. ábra)
 


6. ábra

Végszó

Remélem sikerült az érdeklődőkhöz egy kicsit közelebb hozni a jövő technológiáját. A miniatürizálás nagyon lényeges területe a számítástechnika fejlődésének….