Memória Flash

1. Memória Flash PUCRS - Programação de periféricos Bruno Vollino Vinicius Camargo

2. Sumário • Histórico • Funcionamento • Célula EEPROM • Programação • Apagamento • Leitura • NOR vs NAND • Arquitetura NOR • Arquitetura NAND • Características • Bibliografia

3. Histórico • Composta de células EEPROM (Eletrically-ErasableProgrammableRead-Only Memory), derivadas das EPROM (ErasableProgrammableRead-Only) [Frohman-Bentchkowsky 1971]. • Publicado originalmente no artigo “A new flash E²PROMcellusing triple polysilicontechnology” publicado em 1984 por Fujio Masuoka, da Toshiba Corp., na InternationalElectronDevices Meeting, da IEEE. • F-E²PROM = Flash ElectricallyErasable-PROM

4. Histórico • Arquitetura NOR: Passou a ser utilizada pela Intel a partir de 1988 para substituir chips ROM. • Tornou-se o tipo mais importante de memória não volátil da década de 80, sendo utilizada para armazenamento de BIOS e firmwares. • Arquitetura NAND: Proposta em 1989 por Fujio Masuoka. • Popularizou-se a partir do final da década de 90, utilizada em pen-drives e celulares. • No ano de 2000 foram vendidas mais de 800 milhões de unidades de dispositivos com uma memória flash de 16-Mb [BEZ 2003]. • O grupo Open NAND Flash Interface WorkingGroup (ONFI) desenvolve um padrão de interface para os chips NAND.

5. Célula EEPROM • Porta de controle • Porta flutuante • Camadas isolantes • Substrato semi-condutor

6. Célula EEPROM Programando uma célula • Processo de Hot CarriersInjection (HCI)

7. Célula EEPROM Apagando uma célula

8. Célula EEPROM Leitura de uma célula • Processo de Fowler–Nordheimtunneling. Bit 1 Bit 0

9. NOR vs NAND Arquitetura NOR • Acesso aletório aos dados. • A relação de dados armazenados/espaço físico é menor. • Possui transistores de controle para cada célula. • Tempo de programação e apagamento maiores que o NAND.

10. NOR vs NAND Arquitetura NOR

11. NOR vs NAND Arquitetura NAND • Acesso seqüencial aos dados . • A relação de dados armazenados/espaço físico é maior. • Possui transistores de controle para cada array de células. • Tempo de programação e apagamento menores.

12. NOR vs NAND Arquitetura NAND

13. Características • Volatilidade [Bez 2003] É não volátil, porém com o passar do tempo as células vão perdendo sua carga o que pode acarretar em perda de dados. São especificadas para reter os dados por cerca de dez anos. O floating gate armazena uma energia de cerca de 2 V – correspondente a um número de 103 (mil) a 104 (dez mil) elétrons. Com a perda de 20% desse número (que ocorre na proporção de de 2-20 por mês) pode haver erro na leitura.

14. Características • Durabilidade [Bez 2003] As memórias flash podem realizar operações de programar/apagar por um número limitado de vezes, que é de aproximadamente 105(cem mil) ciclos Isto ocorre devido aos elétrons que ficam aprisionados durante a travessia entre a camada isolante e o floating gate, alterando a leitura da célula.

15. Características

16. Bibliografia [Frohman-Bentchkowsky 1971] D. Frohman-Bentchkowsky, “Memory behavior in a floating-gateavalanche-injection MOS (FAMOS) structure,” Appl. Phys. Lett., vol. 18, pp. 332–334, 1971. [Masuoka1984] A new flash E2PROM cell using triple polysilicon technology.Masuoka, F.; Asano, M.; Iwahashi, H.; Komuro, T.; Tanaka, S. Electron Devices Meeting, 1984 InternationalVolume 30, Issue , 1984 Page(s): 464 – 467. [Bez 2003]Bez, R.; Camerlenghi, E.; Modelli, A.; Visconti, A.; Proceedingsofthe IEEE, Volume 91, Issue 4, April 2003 Page(s):489 – 502. Digital ObjectIdentifier10.1109/JPROC.2003.811702 Introduction to Flash memory, disponível em http://www.hitequest.com/Kiss/Flash_terms.htm. Acesso: 26.05.2009 Flash memory, disponível em http://en.wikipedia.org/wiki/Flash_memory. Acesso: 20.05.2009

17. Dúvidas? bruno.vollino@acad.pucrs.br vinicius.camargo@acad.pucrs.br Memória Flash PUCRS - Programação de periféricos Bruno Vollino Vinicius Camargo