Flash-Speicher

 

Definition

 

Flash-Speicher sind digitale Speicherchips, die genaue Bezeichnung lautet Flash-EEPROM.

Im Gegensatz zu "gewöhnlichem" EEPROM-Speicher lassen sich beim Flash-EEPROM Bytes, die kleinste adressierbare Speichereinheit, nicht einzeln löschen.

Anwendung finden Flash-Speicher überall dort, wo Informationen persistent (nichtflüchtig) auf kleinstem Raum gespeichert werden müssen.

 

Beispiele:

· DiskOnChip

· USB-Sticks

· Speicherkarten für Digitalkameras, Mobiltelefone, Handhelds, ...

· MP3-Player

· dauerhafte Speicherung der Firmware in vielen Geräten mit Mikrocontrollern (Eingebettete Systeme)

 

Funktionsprinzip

 

Die Bytes eines Flash-Speichers können einzeln adressiert werden. Dabei können sie einzeln geschrieben, aber nicht einzeln gelöscht werden. Will man Speicherwerte löschen, muss ein ganzer Sektor gelöscht werden.

 

Im Gegensatz dazu kann bei EEPROMs jedes Byte auch einzeln gelöscht werden.

Ein Flash-Speicher besteht aus einer bestimmten, von der Speichergröße abhängigen Anzahl einzelner Speicherelemente. Die Speicherung eines Bits innerhalb eines solchen Speicherelements erfolgt über ein Floating Gate.

Ist das Floating-Gate geladen, spricht man vom 0-Zustand, ist es entladen spricht man vom 1-Zustand.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Technologien

 

Am Markt sind derzeit folgende Flash-Technologien gängig, die sich vor allem in der internen Ansteuerungslogik unterscheiden:

· NAND-Flash

· NOR-Flash

Die NAND-Flash Technologie zielt auf Märkte, in denen es auf viel Speicher auf wenig Raum ankommt (wie bei den ersten 4 Beispielen oben).

 

Die NOR-Flash Technologie setzt auf den Ersatz von UV-löschbaren EPROMs (die zwischenzeitlich von Flash-Bausteinen nahezu ersetzt sind und kaum noch weiter entwickelt werden).

 

Flash-Speicher haben eine begrenzte Lebensdauer die in einer maximalen Anzahl an Lösch-Zyklen angegeben wird (zwischen 10-100.000 Zyklen für NOR-Flash und bis zu 1 Million für NAND-Flash). Dies entspricht gleichzeitig der maximalen Anzahl Schreib-Zyklen.

 

Speichergrößen

 

Bei den Speichergrößen sind wir bei den NAND-Flashes bei ca. 8Gbit (8 Milliarden Bit! Entsprechend 1 Milliarden Byte), bei den NOR-Flashes immerhin bei 512Mbit.

 

Vorteile

 

· Datenerhalt bei fehlender Versorgungsspannung

(nichtflüchtiger Speicher/nonvolatile Memory)

· geringer Energieverbrauch im Betrieb

· günstiger Massenspeicher

· Auslesen funktioniert genau so wie bei herkömmlichen statischen RAM-Bausteinen

· resistent gegen Erschütterungen

· kleine Bauform

 

>Ablösung der Diskette für die Speicherung von Daten<

 

Nachteile

 

· langsamer als RAM (Random Access Memory), vor allem beim Schreiben

· es können nur immer ganze Sektoren auf einmal gelöscht werden

· relativ komplexe Ansteuerung beim Schreiben/Löschen (Memory Controller erforderlich)

 

>nähert man sich der garantierten Anzahl von Löschzyklen, werden die Flash-Speicherchips zunehmend unzuverlässig<

 

Datenspeichermedien

Programmieren einer Flash-Zelle

Löschen einer Flash-Zelle