فلش مموری‌ چه ساختاری دارد؟

به گزارش رکنا، آیا تا به حال فکر کرده‌اید که چگونه هزاران عکس، فیلم و فایل مهم در یک قطعه‌ی کوچک جا می‌گیرند؟ راز این جادوی فناوری در ساختار فلش مموری نهفته است.

فلش مموری را می‌توان با کتابخانه‌‌ای بسیار بزرگ مقایسه کرد که هر کتابِ آن، حاوی اطلاعاتِ ارزشمندی است. اما این کتابخانه‌ی دیجیتال، در عین ابعاد فوق‌العاده کوچک‌تر از کتابخانه‌‌ی سنتی، می‌تواند میلیون‌ها کتاب را در خود جای دهد. تفاوت اصلی بین این دو به چگونگی ذخیره‌ی اطلاعات برمی‌گردد. درحالی‌که کتابخانه‌ها از کاغذ و جوهر برای ذخیره‌سازی اطلاعات استفاده می‌کنند، فلش مموری‌ها از میلیون‌ها سلول حافظه‌ی بسیار کوچک بهره می‌برند.

آیا تا به حال فکر کرده‌اید که چگونه هزاران عکس، فیلم یا فایل‌ مهم در یک قطعه‌ی کوچک جا می‌گیرند؟ چگونه اطلاعات در فلش مموری‌ها ذخیره و بازیابی می‌شوند؟ این سؤالات شاید در نگاه اول ساده به نظر برسند، اما پاسخ آن‌ها به دنیای پیچیده و شگفت‌انگیز الکترونیک و علوم کامپیوتر مرتبط است. در این مقاله، به این پرسش‌ها به زبان ساده پاسخ خواهیم داد و با ساختار داخلی، عملکرد و انواع فلش مموری‌ ها آشنا می‌شویم.

اختراع و نام‌گذاری فلش مموری

در سال ۱۹۸۴ میلادی، مهندسی ژاپنی به‌ نام فوجیو ماسوکا (Fujio Masuoka) در شرکت توشیبا وسیله‌ای الکتریکی برای ذخیره‌ی اطلاعات، اختراع کرد. این وسیله به هیچ انرژی‌ای برای ذخیره‌ی اطلاعات نیاز ندارد و می‌تواند داده‌ی ذخیره‌شده را تا سال‌ها حفظ کند. شوجی آریزومی (Shoji Ariizumi)، همکار ماسوکا، نام فلش مموری را برای این وسیله پیشنهاد داد.

فوجی ماسوکا

شوجی نام فلش (به معنای درخشش ناگهانی؛ مشابه فلش دوربین) را به‌دلیل سرعت بالای پاک کردن داده‌ها در این حافظه انتخاب کرد. فرایند پاکسازی داده‌ها در فلش مموری‌ شبیه به فلش یا چشمکی بسیار سریع است که کل اطلاعات را در یک مرحله‌ پاک می‌کند. این ویژگی منحصربه‌فرد، فلش مموری‌ها را از حافظه‌های قدیمی‌تر مانند EEPROM که داده‌ها باید به‌صورت تک‌بایت پاک می‌شدند، متمایز می‌کرد.

امروزه، فلش مموری‌ها را می‌توان در همه‌جا مانند لپ‌تاپ‌ها، کامپیوترهای شخصی، گوشی‌های هوشمند و کارت‌های حافظه پیدا کرد. تنوع محیط‌های ذخیره‌ی اطلاعات در دنیای حافظه‌های کامپیوتری بسیار زیاد است، اما در حالت کلی آن‌ها را می‌توانیم به دو دسته‌ی کلی تقسیم کنیم:

    حافظه‌های فرار (Volatile memory): این حافظه‌ها برای ذخیره‌ی داده‌ها به انرژی الکتریکی نیاز دارند و با قطع برق، اطلاعات ذخیره‌شده روی آن‌ها پاک می‌شود. RAM یا Random Access Memory حافظه‌ای از نوع فرار است که در بسیاری از کامپیوترها و دستگاه‌های الکتریکی از آن استفاده می‌کنیم.

    حافظه‌های غیرفرار (Nonvolatile memory): این حافظه‌ها برای ذخیره‌ی داده‌ها به انرژی الکتریکی نیاز ندارند و با قطع برق، اطلاعات ذخیره‌شده روی آن‌ها پاک نمی‌شود. فلش مموری‌ها مانند SSD و USBها مثال‌های بارزی از حافظه‌های غیرفرار هستند.

فرایند پاک‌سازی داده‌ها در فلش مموری‌ مانند چشمکی بسیار سریع است که کل اطلاعات را در یک لحظه پاک می‌کند

فلش مموری‌ها را با وجود وجه تمایزشان، می‌توانیم در دسته‌ی EEPROMها قرار دهیم. EEPROM یا حافظه‌ی قابل برنامه‌ریزی و پاک‌شونده‌ی الکتریکی، نوعی حافظه‌ی ماندگار است که اطلاعات را حتی پس از قطع برق حفظ می‌کند. این حافظه قابلیت ویرایش دارد؛ یعنی می‌توان داده‌های ذخیره شده را در آن تغییر داد و پاک کرد و یا اطلاعات جدیدی را جایگزین آن‌ها کرد. جالب اینکه برای انجام این تغییرات نیازی به خارج کردن تراشه از مدار نیست و می‌توان تمام عملیات را به‌صورت الکترونیکی انجام داد.

ساختار فلش مموری‌

ترانزیستور اثر میدان با گیت شناور (یا ماسفتِ گیت شناور؛ Floating Gate MOSFET) کوچک‌ترین بخشِ تشکیل‌دهنده‌ی فلش مموری است. برای آشنایی بهتر با ماسفت گیت شناور، ابتدا کمی در مورد ماسفت و ساختار آن توضیح می‌دهیم.

ماسفت چیست؟

قبل از توضیح ماسفت اجازه دهید کمی در مورد جریان الکترون‌ها در مدارِ الکتریکی بسیار ساده‌ای متشکل از لامپ، باتری، کلید و سیمِ رسانا صحبت کنیم. در مدار نشان داده‌شده در تصویر زیر، جهت جریان الکتریکی از قطب مثبت باتری به قطب منفی آن و مشابه جهت میدان الکتریکی، خارج از باتری است؛ اما الکترون‌ها در خلاف جهت میدان الکتریکی و جریان الکتریکی و از قطب منفی باتری به قطب مثبت آن حرکت می‌کنند. بنابراین، ما به‌صورت قراردادی جریان الکتریکی در مدارها را در خلاف جهت حرکت الکترون‌ها انتخاب می‌کنیم.

جریان الکترون‌ها در مداری ساده

ماسفت‌ها (مخفف Metal-Oxide-Smiconductor Field-Effect Transistor) از مواد نیمه‌رسانا مانند سیلیکون ساخته شده‌اند. ماسفت یا ترانزیستور اثر میدانی، مانند ترانزیستورهای معمولی، مشابه یک کلید عمل و با تغییر ولتاژ در یکی از قطب‌ها به نام گیت (Gate)، مقاومت بین دو قطب دیگر به نام‌های سورس (Source یا منبع)‌ و درِین (Drain) تغییر می‌کند.

برای آنکه بدانیم ماسفت چه ساختاری دارد، از یک نیمه‌رسانای نوع p به‌عنوان زیرلایه شروع می‌کنیم. وقتی به یک نیمه‌رسانای خالص (مثل سیلیکون یا ژرمانیوم) اتم‌هایی با سه الکترون در لایه‌ی ظرفیت (مانند بور) اضافه کنیم، نیمه‌رسانای نوع p ایجاد می‌شود. اتم‌‌های بور با کمبود یک الکترون در لایه‌ی ظرفیت خود، حفره‌هایی در ساختار کریستالی نیمه‌رسانا ایجاد می‌کنند. این حفره‌ها را به‌عنوان حامل‌های بار مثبت در نظر می‌گیریم.

ساخت ماسفت را با ساخت ماس (MOS) آغاز و برای این کار ابتدا دو ناحیه‌ را داخل نیمه‌رسانای نوع p انتخاب می‌کنیم و با افزودن مقدار زیادی ناخالصی به آن‌ها، غلظت الکترون‌ها را در این دو قسمت (دو قسمت نوع n) به‌شدت افزایش می‌دهیم. در واقع با انجام این کار دو ناحیه‌ی نوع n به نام‌های سورس و درین داخل نیمه‌رسانای نوع p ایجاد می‌کنیم. در این حالت، بین زیرلایه‌ی نوع p و دو ناحیه‌ی n، اتصال pn ساخته‌ایم.

بالای زیرلایه و بین دو ناحیه‌ی n، اکسیدی مانند دی‌اکسید سیلیکون (SiO2) می‌نشانیم. لایه‌ی اکسیدِ نشانده‌شده به‌صورت یک لایه‌ی عایق عمل می‌کند.

بالای لایه‌ی اکسید، لایه‌ی فلزی قرار می‌دهیم که ساختار گیت با نشاندن آن کامل می‌شود.

همان‌طور که گفتیم، لایه‌ی اکسید، لایه‌ای عایق محسوب می‌شود که جریان الکتریکی و الکترون‌ها از آن عبور نمی‌کنند، بنابراین در ساختار نشان‌داده‌شده در تصویر بالا، لایه‌ی اکسید، گیت را به صورت کامل از بقیه‌ی مدار جدا کرده که جالب نیست و باید راه‌حلی برای حل آن پیدا کنیم. اینجا همان جایی است که پای FET، قسمت دوم MOSFET به میان می‌آید.

اگرچه اتصال الکتریکی مستقیمی وجود ندارد، ولتاژ روی گیت یک اثر میدان ایجاد می‌کند. اثر میدان زمانی رخ می‌دهد که میدان الکتریکی، بدون نیاز به تماس مستقیم، روی جسمی تأثیر می‌گذارد. این پدیده، اساس عملکرد ترانزیستورهای MOSFET است. گفتیم در محل اتصال دو قسمت p و n، اتصال pn و در محل اتصال، لایه‌ای به نام لایه‌ی تهی (Depletion Layer) به‌صورت طبیعی و حتی بدون وجود میدان الکتریکی، ایجاد می‌شود.

وقتی یک نیمه‌رسانای نوع p با یک نیمه‌رسانای نوع n تماس پیدا می‌کند، به دلیل اختلاف غلظت حامل‌های بار، الکترون‌ها از ناحیه‌ی n به ناحیه‌ی p و حفره‌ها از ناحیه‌ی p به ناحیه‌ی n حرکت می‌کنند. با حرکت حامل‌های بار، اتم‌های ناخالص در نزدیکی محل اتصال یونیزه می‌شوند. در ناحیه‌ی n، اتم‌های دهنده (مانند فسفر) الکترون از دست می‌دهند و به یون‌های مثبت و در ناحیه‌ی p، اتم‌های پذیرنده (مانند بور) الکترون می‌گیرند و به یون‌های منفی تبدیل می‌شوند. یون‌های مثبت و منفی ایجادشده در دو طرف اتصال، یک میدان الکتریکی داخلی ایجاد می‌کنند که از ادامه‌ی حرکت حامل‌های بار جلوگیری می‌کند. در نتیجه، ناحیه‌ای در اطراف اتصال ایجاد می‌شود که فاقد حامل‌های بار آزاد است و به آن لایه‌ی تخلیه یا تهی می‌گوییم.

در حالتی‌ که ولتاژ گیت، برابر صفر است، ماسفت در حالت قطع (Cutoff) قرار دارد. به ‌بیان ساده‌تر، ماسفت مشابه کلیدِ باز عمل می‌کند. با افزایش ولتاژ گیت به مقدارهای مثبت، حفره‌های داخل زیرلایه از ناحیه‌‌ی بین سورس و درین به‌نام کانال، دور می‌شوند. با خروج حفره‌های آزاد و مثبت از ناحیه‌ی کانال، تنها یون‌های ثابت و منفی در کانال باقی می‌مانند و لایه‌ی تهی ایجاد می‌شود.

علاوه بر ناحیه‌ی تهی، لایه‌ای به نام لایه‌ی وارونگی از الکترون‌ها (Inversion Layer) در قسمت سورس شروع به تشکیل شدن می‌کند و با افزایش ولتاژ به سمت درین گسترش می‌یابد. آیا در این حالت بین سورس و درین جریان الکتریکی برقرار می‌شود؟ جریان الکتریکی، تنها زمانی بین سورس و درین برقرار می‌شود که ولتاژ اعمال‌شده به دو سر گیت با ولتاژ آستانه برابر و از آن بزرگ‌تر باشد. در این حالت، کانالِ هدایت حامل‌های بار آزاد، بین سورس و درین تشکیل می‌شود.

با افزایش ولتاژ اعمال‌شده به دو سر گیت و عبور آن از ولتاژ آستانه، الکترون‌ها از سورس و گیت، وارد کانال می‌شوند و لایه‌ی وارونگی تشکیل می‌شود. این لایه با اتصال سورس و درین به یکدیگر، مسیری رسانا بین سورس و درین ایجاد می‌کند.

اکنون سورس و درین به یکدیگر متصل شده‌اند، حال اگر ولتاژی را به دو سر سورس و درین اعمال کنیم، جریان الکتریکی بین آن‌ها جاری می‌شود. در این حالت، ماسفت در ناحیه‌ی خطی و مشابه مقاومت خطی قابل‌ کنترل عمل می‌کند و جریان درین متناسب با ولتاژ اعمال‌شده به دو سر درین و سورس افزایش می‌یابد. تا اینجا با ساختار کلی ماسفت آشنا شدیم. مهم‌ترین عوامل مؤثر بر عملکرد آن عبارت‌اند از:

    طول کانال: فاصله‌ی بین درین و سورس، L، نقش مهمی در عملکرد ماسفت دارد.

    عرض کانال: عرض درین و سورس نقش مهمی را در عملکرد ماسفت ایفا می‌کند.

طول و عرض کانال نقش مهمی در تعیین مشخصات ماسفت دارند

هنگام طراحی و ساخت ماسفت‌ها باید این دو ویژگی در نظر گرفته شوند و طول و عرض کانال به گونه‌ای طراحی شوند که بهترین عملکرد را داشته باشد. در اینجا فرض کردیم، زیرلایه به زمین متصل است، اما شاید همیشه این حالت برقرار نباشد، پس باید مطمئن شویم اختلاف پتانسیل دو سرِ سورس و درین، برابر یا بیشتر از زیرلایه باشد.

اکنون و پس از آشنایی نسبی با عملکرد و ساختار ماسفت‌ها می‌توانیم در مورد ساختار و عملکرد فلش مموری صحبت کنیم. ساختار کلی فلش مموری در تصویر زیر نشان داده شده است. یک تفاوت عمده بین ماسفت به‌کاررفته در فلش مموری و ماسفت‌های معمولی وجود دارد. آیا می‌دانید چه تفاوتی؟

همان‌طور که در تصویر زیر مشاهده می‌کنید، ماسفت به‌کاررفته در فلش مموری دو گیت به نام‌های گیت کنترل و گیت شناور دارد که گیت شناور بین گیت کنترل و زیرلایه قرار دارد.

نقش گیت شناور در ماسفتِ فلش مموری چیست؟ گیت شناور به‌دلیل احاطه شدن توسط لایه‌های اکسید، از نظر الکتریکی ایزوله محسوب می‌شود؛ بنابراین، با ذخیره‌ی الکترون‌ها در خود، ذخیره‌ی داده‌ها را در فلش مموری ممکن می‌سازد. آرایش سورس، درین و زیرلایه‌ی نارسانای دی‌اکسید سیلیکون در ماسفتِ فلش مموری همانند ماسفت‌های معمولی است که بالاتر در مورد آن‌ها صحبت کردیم.

نوشتن، خواندن و پاک کردن داده‌ها در فلش مموری

در سیستم‌های دیجیتال، منطق ۱ معمولاً به‌معنای وجود ولتاژ بالا یا یک حالت فعال است. در مورد فلش مموری‌ها، منطق ۱ یعنی سلول حافظه اطلاعات را ذخیره نمی‌کند یا به عبارت دیگر اطلاعات پاک شده‌اند.

فرض کنید گیت شناور، منطق یک را ذخیره کرده؛ در این حالت هیچ الکترونی داخل گیت شناور وجود ندارد یا به دام نیفتاده است. فلش مموری چگونه داده‌ها را می‌خواند؟ برای انجام این کار تنها باید ولتاژهای نشان‌داده‌شده در تصویر زیر را به قطب‌های مورد نظر اعمال کنیم.

با اعمال ولتاژ به این قطب‌ها، کانالی رسانا بین سورس و درین ایجاد می‌شود. همچنین، برای اندازه‌گیری جریان عبوری از سنسور جریان می‌توانیم استفاده کنیم. در این حالت، جریان الکترون‌ها را به‌عنوان منطق یک در نظر می‌گیریم و ازآنجاکه هیچ الکترونی در گیت شناور به دام نیفتاده و مقدار ولتاژ آستانه پایین است، کانال رسانا به‌راحتی ایجاد می‌شود.

در مقابل، ذخیره‌سازی یک بیت منطقی، صفر، زمانی رخ می‌دهد که الکترون‌ها داخل گیت شناور به دام افتاده باشند. ولتاژ لازم برای خواندن داده‌ها مانند قبل است و نیازی به اندازه‌گیری جریان نیست، زیرا الکترون‌های به‌دام‌افتاده ولتاژ آستانه‌ را افزایش داده‌اند. در نتیجه، تنها ولتاژهای بالاتر در گیت کنترل، کانال رسانا را ایجاد می‌کنند. بنابراین، منطق یک حالتی است که گیت شناور، خالی از الکترون باشد و جریان الکتریکی بتواند از کانال رسانا عبور کند، اما منطق صفر زمانی رخ می‌دهد که الکترون‌ها در گیت شناور به دام افتاده باشند و میدان الکتریکی ایجادشده مانع از تشکیل کانال رسانا می‌شود و جریان نمی‌تواند عبور کند.

تا اینجا می‌دانیم منطق‌های صفر و یک چگونه در فلش مموری نشان داده می‌شوند، اما سؤال اصلی هنوز پابرجا است؛ چگونه می‌توانیم داده‌ها را از روی فلش مموری پاک کنیم یا داده‌های جدیدی روی آن بنویسیم؟ برای اینکه یک بیت اطلاعات را در یک سلولِ حافظه به‌عنوان منطق صفر ذخیره کنیم، باید یک کانال رسانا بین دو نقطه‌ی خاص در سلول ایجاد کنیم. این کانال رسانا به‌عنوان یک مسیر برای جریان الکترون‌ها عمل می‌کند و نشان می‌دهد که سلول حافظه در حالت منطق صفر قرار دارد.

در ولتاژهای بسیار بالا، سرعت افقی الکترون‌ها افزایش می‌یابد. همزمان با افزایش سرعتِ افقی الکترون‌ها، آن‌ها با میدان الکتریکی عمودیِ گیتِ کنترل برهم‌کنش دارند. درنتیجه‌ی این برهم‌کنش، برخی الکترون‌ها از طریق فرآیندی به نام فرایند تونل‌زنی وارد گیت اکسیدی نزدیک درین می‌شوند و در گیت شناور به دام می‌افتند. الکترون‌های به‌دام افتاده داخلِ گیت شناور، ده‌ها سال در آنجا باقی می‌مانند و راهی برای فرار ندارند، بنابراین بدون نیاز به انرژی داده‌ها ذخیره می‌شوند.

اکنون می‌خواهیم اطلاعات ذخیره‌شده روی فلش مموری را پاک کنیم، باید آن را در حالت منطقی یک قرار دهیم. همان‌طور که اشاره کردیم حالت منطقی یک زمانی رخ می‌دهد که هیچ الکترونی داخل گیت شناور وجود نداشته باشد. در نتیجه، برای پاک کردن اطلاعات از روی فلش، باید الکترون‌ها را از گیت خارج کنیم.

اما چطور؟ برای انجام این کار با اعمال ولتاژ مناسب، تعدادی از الکترون‌ها را از گیت شناور خارج و آن‌ها را به سمت زیرلایه هدایت می‌کنیم. فراموش نکنید که روش‌های نوشتن داده روی فلش مموری یا پاک کردن داده از آن، اثر مخربی روی سلول فلش می‌گذارد. ازآنجاکه سلول‌های حافظه‌ی فلش عمر محدودی دارند، هر بار که داده‌ای روی آن‌ها نوشته یا پاک می‌شود، ساختار فیزیکی آن‌ها کمی تغییر می‌کند. این تغییرات تدریجی باعث می‌شود که سلول‌ها پس از تعداد مشخصی چرخه‌ی نوشتن/پاک کردن، نتوانند اطلاعات را به‌درستی ذخیره کنند.

روش‌های نوشتن داده روی فلش مموری یا پاک کردن داده از آن، اثر مخربی روی سلول فلش می‌گذارد

اما چگونه می‌توانیم فضای ذخیره‌سازی فلش مموری‌ها را افزایش دهیم؟ با افزایش تعداد گیت‌های شناور. همان‌طور که توضیح دادیم ماسفت با گیت شناور، سلولی تک سطحی است و یک بیت اطلاعات (صفر یا یک) را در خود ذخیره می‌کند. به همین ترتیب، با افزایش تعداد سطوح، تعداد بیت‌های ذخیره‌شده افزایش می‌یابند.

    سلول تک سطحی (SLC): ذخیره‌ی یک بیت اطلاعات در هر سلول

    سلول چند سطحی (MLC): ذخیره‌ی دو بیت اطلاعات در هر سلول

    سلول سه سطحی (TLC): ذخیره‌ی سه بیت اطلاعات در هر سلول

    سلول چهار سطحی (QLC): ذخیره‌ی چهار بیت اطلاعات در هر سلول

    سلول پنج سطحی (PCL): ذخیره‌ی پنج بیت اطلاعات در هر سلول

همچنین، با افزایش تعداد سطوح یا لایه‌ها، الکترون‌های بیشتری در فرایند تونل‌زنی شرکت می‌کنند. با افزایش تعداد الکترون‌ها، لایه‌ی اکسیدی عایق با سرعت بیشتری تخریب خواهد شد. بنابراین، تعداد چرخه‌های خواندن/نوشتن و دقت فلش مموری در درازمدت کاهش می‌یابد. به‌ بیان دیگر، افزایش فضای ذخیره‌سازی در فلش مموری‌ها با چالش‌هایی در زمینه‌ی پایداری، طول عمر و سرعت خواندن اطلاعات همراه است.

کاهش سرعت خواندن به معنای افزایش زمانِ دسترسی به داده‌ها است. این موضوع به‌ویژه در کاربردهایی که نیاز به دسترسی سریع به داده‌ها دارند، مانند سیستم‌‌عامل و پایگاه‌ داده، می‌تواند مشکل‌ساز باشد. برای افزایش سرعت خواندن اطلاعات در فلش مموری از روش‌هایی مانند استفاده از حافظه‌های SLC به جای TLC یا MLC، موازی‌سازی، حافظه‌ی کش (Cache) و فناوری‌های جدید در مقیاس نانو می‌توانیم استفاده کنیم.

انواع فلش مموری‌ها

امروزه دو نوع فلش مموری به نام‌های NOR و NAND وجود دارند که چیدمان و آرایش سلول‌های حافظه در هر یک آن‌ها متفاوت است. اوایل دهه‌ی ۹۰ میلادی، بازار در دستِ فلش‌های NOR بود و فلش‌های NAND هنوز ساخته نشده بودند؛ اما NOR پس از ساخت فلش مموری NAND، خیلی زود جای خود را به آن داد.

قبل از صحبت در مورد ساختار NAND و NOR خالی از لطف نیست کمی در مورد منطق الکتریکی آن‌ها صحبت کنیم. NAND از ترکیب دو کلمه‌ی NOT و AND تشکیل شده و یکی از دروازه‌های منطقی پایه در الکترونیک دیجیتال است.

NOR از ترکیب دو کلمه‌ی NOT و OR تشکیل شده و مشابه NAND یکی از دروازه‌های منطقی پایه در الکترونیک دیجیتال است.

عملکرد کلی فلش مموری‌های NAND و NOR نیز مشابه دو جدول نشان داده شده است. همان‌طور که در تصویر زیر می‌بینید، ماسفت‌های گیتِ شناور در مموری NAND به دنبال هم روی یک خط و به‌صورت متوالی کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند. با سازماندهی این ترانزیستورها به‌صورت زنجیره‌ای، هنگامی که می‌خواهیم داده‌ای را از یک سلول خاص بخوانیم یا در آن بنویسیم، جریان الکتریکی از تمام ترانزیستورهای متصل به آن سلول عبور می‌کند.

این زنجیره‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که برای تولید خروجی منطقی صفر، باید جریان الکتریکی از تمام ترانزیستورهای زنجیره عبور کند. به عبارت دیگر، اگر حتی یکی از ترانزیستورهای زنجیره قادر به عبور جریان نباشد، خروجی منطقی یک خواهد بود.

ساختار NAND

در مقابل، ترانزیستورهای ماسفتِ گیت شناور در فلش NOR به‌صورت موازی به زمین وصل شده‌اند و برای خروجی منطقی صفر، حداقل یک ترانزیستور باید جریان را هدایت کند. در صورتی که هیچ ترانزیستوری جریان الکتریکی را از خود عبور ندهد، خروجی منطقی یک خواهد بود.

Samsung Semiconstrory

تا اینجا با ساختار کلی NAND و NOR آشنا شدیم، در ادامه، در مورد مهم‌ترین تفاوت‌های این دو فلش مموری با یکدیگر صحبت می‌کنیم.

    NAND: ساختار متراکم‌تری دارد، بنابراین می‌تواند داده‌های بیشتری را در فضای کوچک‌تری ذخیره کند. از آنجا که ماسفت‌های گیت شناور در NAND به‌صورت سری در کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند، سرعت خواندن اطلاعات در آن کمتر از NOR، اما سرعت نوشتن بیشتر از NOR است. همچنین، NAND به‌طور گسترده در درایوهای حالت جامد (SSD)، کارت‌های حافظه‌ی فلش، حافظه‌های کش و حافظه‌های داخلی دستگاه‌های موبایل استفاده می‌شود و برای ذخیره‌سازی داده‌های حجیم، با سرعت نوشتن بالا مناسب است.

    NOR: ساختار ساده‌تری نسبت به NAND دارد و خیلی راحت می‌توانیم به هر سلول دسترسی داشته باشیم. سرعت خواندن اطلاعات در NOR بسیار بالا است، اما سرعت نوشتن در آن پایین‌تر است و برای ذخیره‌سازی داده‌های حجیم مناسب نیست. NOR را می‌توانیم در حافظه‌های BIOS، حافظه‌های برنامه‌پذیر (FPGA)، حافظه‌های میکروکنترلرها و حافظه‌های کش استفاده کنیم.

پس از اختراع فوجیو ماسوکا و ساخت فلش مموری‌ها، دنیای دیجیتال به‌طور کلی دگرگون شد. فلش مموری‌ با اندازه‌‌‌ی کوچک و فضای زیاد برای ذخیره‌سازی داده‌ها، اطلاعات ارزشمند ما را در خود جای می‌دهد. از گوشی‌های هوشمند گرفته تا ابرکامپیوترها و فضای ابری، فلش مموری‌ ستون اصلی رایانش مدرن به‌شمار می‌رود.

با پیشرفت فناوری، می‌توانیم انتظار داشته باشیم که فلش مموری‌ها همچنان به کوچک‌تر و سریع‌تر شدن ادامه دهند و فضای به‌مراتب بیشتری برای ذخیره‌ی داده‌ها در اختیار ما بگذارند. درعین‌حال هم چالش‌هایی مانند طول عمر، آسیب‌پذیری و دغدغه‌های امنیتی را برطرف کنند. با این حال، آینده‌ی فلش مموری بسیار روشن است و این فناوری به تحول دنیای دیجیتال ادامه خواهد داد.

منبع: زومیت