Avez-vous déjà entendu parler de la mémoire flash ? Quelle est la différence entre NOR et NAND ? Si vous suivez de près les dernières évolutions du matériel informatique, vous avez peut-être déjà rencontré ces acronymes au moins une fois. Cependant, si vous n’êtes pas sûr de leur signification ou de leur fonctionnement, cet article est fait pour vous. Lisez la suite pour en savoir plus sur ces deux types de stockage flash et leur fonctionnement.
Définition de la mémoire Flash
La mémoire flash est un type de mémoire non volatile qui peut être effacée et reprogrammée par blocs plutôt qu’octet par octet. Elle est généralement utilisée comme support de stockage dans les appareils photo numériques, les ordinateurs portables, les lecteurs MP3, les clés USB et autres petits produits numériques. Bien que la mémoire flash soit reprogrammable, d’autres types de mémoire non volatile, tels que la mémoire OTP (One-Time Programmable), sont conçus pour un seul événement de programmation.
Structure de la mémoire Flash
La mémoire flash est constituée d’un réseau de cellules qui peuvent être programmées et effacées individuellement. Les cellules peuvent stocker un certain nombre de bits de données. De plus, chaque cellule contient un transistor à grille flottante avec une grille de commande et un drain. La grille de commande contrôle le flux d’électrons entre la source et le drain. La grille flottante stocke la charge électrique, qui représente les données stockées.
Comment fonctionne la mémoire Flash ?
Pour expliquer le principe de stockage de la mémoire flash, nous devons encore commencer par EPROM et EEPROM. Parce que la mémoire flash combine les avantages de la haute densité de l’EPROM et de la flexibilité de la structure EEPROM.
EPROM
EPROM signifie que le contenu qu’elle contient peut être effacé par des moyens spéciaux, puis réécrit. Son circuit unitaire de base est illustré ci-dessous. Des circuits MOS à injection d’avalanche de grille flottante sont souvent utilisés, appelés FAMOS. Il est similaire au circuit MOS. Deux régions P de forte concentration sont cultivées sur le substrat de type N, et la source S et le drain D sont respectivement sortis par des contacts ohmiques.
Il y a une grille flottante en polysilicium dans la couche isolante entre la source et le drain, et elle n’a pas de connexion électrique directe avec l’environnement. Ce circuit utilise le fait que la grille flottante est chargée ou non pour indiquer le stockage de 1 ou de 0. Lorsque la grille flottante est chargée (par exemple, une charge négative), un canal conducteur positif est induit entre la source et le drain, et le transistor MOS est activé, ce qui signifie que « 0 » est stocké. Si la grille flottante n’est pas chargée, un canal conducteur ne peut pas être formé et le transistor MOS n’est pas activé, c’est-à-dire que « 1 » est stocké.
EEPROM
Le principe de fonctionnement du circuit de base de stockage de la EEPROM est illustré dans la figure ci-dessous. Similaire à l’EPROM, il régénère une grille flottante au-dessus de la grille flottante du circuit de base de l’EPROM. La première est appelée grille flottante de premier niveau et la seconde grille flottante de second niveau. Une électrode peut être extraite vers la grille flottante de second niveau, de sorte que la grille flottante de second niveau soit connectée à une tension. Si la valeur de la tension est positive, un effet tunnel se produira entre la première grille flottante et le drain. Cela provoque l’injection d’électrons dans la première grille flottante, c’est-à-dire la programmation. Si la valeur de la tension est négative, cela entraînera la perte d’électrons de la première grille flottante, c’est-à-dire la suppression. Les électrons peuvent être réécrits après la suppression.
Flash Memory
Le circuit de base de la mémoire flash est similaire à celui de la EEPROM, et il est également composé de transistors MOS à double grille flottante. Mais la couche diélectrique de la première grille est très fine, servant de couche d’oxyde tunnel.
La méthode d’écriture de la mémoire flash est la même que celle de l’EEPROM, et une tension positive est appliquée à la grille flottante de second niveau pour faire entrer les électrons dans la grille flottante de premier niveau. Sa méthode de lecture est la même que celle de l’EPROM. De plus, la méthode de suppression consiste à appliquer une tension positive à la source et à utiliser l’effet tunnel entre la grille flottante de premier étage et le drain pour attirer les charges négatives injectées dans la grille flottante vers la source.
Lorsque le champ électrique est retiré, connectez 0V à la grille. Si le transistor MOS est activé, il s’agit d’une cellule effacée, qui est définie comme une logique « 1 ». Si le tube MOS n’est pas activé, il s’agit d’une cellule programmée, qui est définie comme une logique « 0 ». Cela équivaut à stocker « permanemment » 1 bit d’information dans cette unité. L’amplitude de cette tension de seuil est cohérente avec le nombre d’électrons dans la grille flottante.
Puisque la tension positive est appliquée à la source pour l’effacement, les sources de chaque cellule sont connectées ensemble. De cette façon, l’effacement ne peut pas être effacé par octet, mais effacé dans toute la puce ou le bloc. Avec l’amélioration de la technologie des semi-conducteurs, la mémoire flash a également réalisé une conception à un seul transistor, principalement en ajoutant des grilles flottantes et des grilles de sélection aux transistors d’origine. Lors de la programmation de ces dispositifs de mémoire, les données sont souvent organisées dans des formats tels que le format de fichier HEX.
Cellule de mémoire flash
L’amplitude de cette tension de seuil est cohérente avec le nombre d’électrons dans la grille flottante. Selon le nombre d’électrons injectés dans la grille flottante, les cellules de mémoire flash peuvent être divisées en plusieurs états :
SLC : cellule à un seul niveau, 1 bit, 2 états ;
MLC : cellule à plusieurs niveaux, 2 bits, 4 états ;
TLC : cellule à trois niveaux, 3 bits, 8 états ;
QLC : cellule à quatre niveaux, 4 bits, 16 états.
Types de mémoire Flash
La mémoire flash peut être divisée en deux types : NOR flash et NAND flash. La mémoire NOR flash permet un accès aléatoire à des cellules individuelles, tandis que la mémoire NAND flash est généralement utilisée pour les périphériques de stockage de masse, tels que les clés USB et les cartes mémoire.
NOR Flash
La mémoire NOR flash est une structure « parallèle », et chaque cellule possède une ligne de mots et une ligne de bits séparées. La caractéristique de la NOR Flash est d’effectuer des opérations sur la puce, de sorte que le programme d’application puisse s’exécuter directement dans la mémoire flash NOR sans avoir à lire le code dans la RAM du système.
NAND flash
La mémoire NAND flash est une structure de type « en tandem », une chaîne de cellules de mémoire flash est connectée bout à bout, et elles partagent une ligne de bits. L’unité de stockage de base de la mémoire NAND flash est une « page », similaire à un secteur d’un disque dur. Son avantage est qu’elle peut être fabriquée très petite et hautement intégrée.
NOR Flash vs NAND Flash
La mémoire NOR flash est plus chère que la mémoire NAND flash, mais elle a une endurance plus élevée et est plus adaptée aux applications qui nécessitent des opérations de lecture/écriture fréquentes. La mémoire NAND flash est moins chère et a une endurance plus faible, mais elle est plus rapide et plus adaptée aux applications qui nécessitent de grandes quantités de stockage de données.
Historique de la mémoire Flash
Par rapport à de nombreuses technologies de l’information éphémères, la mémoire flash a une histoire de plusieurs années. En 1984, Toshiba a d’abord proposé le concept de mémoire flash rapide. Au cours des décennies suivantes, la mémoire flash a subi une itération et un développement continus.
Le premier NOR Flash - 1988
Intel a été la première entreprise au monde à produire de la mémoire flash et à la mettre sur le marché. En 1988, l’entreprise a lancé une puce de mémoire flash de 256K bits. Elle est intégrée dans un magnétophone. Plus tard, ce type de mémoire flash inventé par Intel a été collectivement appelé mémoire flash NOR. Elle combine deux technologies d’EPROM et d’EEPROM, et possède une interface SRAM.
NAND Flash - 1989
Le deuxième type de mémoire flash s’appelle la mémoire flash NAND. Elle a été développée par Hitachi en 1989 et était considérée comme un remplacement idéal pour la mémoire flash NOR. Tout d’abord, le cycle d’écriture de la mémoire flash NAND est 90 % plus court que celui de la mémoire flash NOR, et sa vitesse de stockage et de suppression est relativement rapide. Deuxièmement, l’unité de stockage de NAND n’est que la moitié de celle de NOR, dans un espace de stockage plus petit. En raison des excellentes performances, le NAND est souvent appliqué aux cartes mémoire telles que CompactFlash, SmartMedia, SD, MMC, xD et aux cartes PC, aux clés USB, etc.
NAND flash 3D - 2021
En 2021, la société chinoise YMTC a lancé une mémoire flash NAND 3D à 128 couches. Elle a la plus haute densité de stockage par unité de surface, la vitesse de transmission I/O la plus élevée et la plus grande capacité d’une seule puce de mémoire flash NAND.
Marché des dispositifs de mémoire flash
Sur le marché, Samsung, Hitachi, Spansion et Intel sont les quatre principaux fabricants de dispositifs de mémoire flash. Parmi les dispositifs de mémoire flash, la plupart des gens connaissent probablement le disque dur à mémoire flash. Comparés aux disques durs traditionnels, les disques durs à mémoire flash ont des vitesses de lecture et d’écriture élevées et une faible consommation d’énergie. En plus des clés USB, la mémoire flash est également utilisée dans les produits électroniques tels que le BIOS des ordinateurs, les PDA, les appareils photo numériques, les enregistreurs vocaux, les téléphones portables, les téléviseurs numériques et les consoles de jeux.
mémoire flash vs ssd
- Comparée à un SSD, la mémoire flash est plus petite et plus légère ;
- La structure de la mémoire flash est plus résistante aux chutes que celle d’un SSD ;
- La mémoire flash peut fournir une vitesse de lecture des données plus rapide, tandis que le SSD est limité par la vitesse de rotation ;
- La mémoire flash stocke les données de manière plus sécurisée qu’un SSD ;
- Sa structure non mécanique, de sorte que le mouvement n’affecte pas sa lecture et son écriture ;
- La durée de vie de la mémoire flash est plus longue, tandis que le SSD est affecté par le nombre de lectures et d’écritures et la vitesse ;
- Le SSD est écrit par magnétisme, tandis que la mémoire flash est écrite par tension et les données ne seront pas effacées ;
- Les matériaux pour fabriquer la mémoire flash sont rares, de sorte que sa capacité de stockage unitaire de la mémoire flash est plus chère que celle du SSD.
Conclusion
Dans ce blog, nous présentons la mémoire flash en termes de structure, d’histoire du développement, de méthodes de travail et de types. Elle possède de nombreuses caractéristiques supérieures à celles d’un SSD. Pour la plupart des entreprises, la mémoire flash reste un bon investissement malgré l’émergence de nouvelles alternatives telles que la MRAM et l’OUM sur le marché.
FAQ
Toutes les données informatiques peuvent être stockées, y compris les fichiers, les programmes, les images, la musique, les contenus multimédias, etc.
La clé USB peut être effacée et réécrite 1 000 000 de fois.
Comme tous les disques durs, les clés USB peuvent également être infectées par des virus.
A9 Windows98, Windows ME, Windows 2000, Windows XP, Windows7, Windows8, Windows8.1, MAC OS, Linux.
