Tipo | Memoria no volátil |
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Con fecha de | 1980 |
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Usuarios | Lápiz USB , tarjeta de memoria , teléfono inteligente , sistema básico de entrada y salida |
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La memoria flash es un semiconductor de memoria masiva regrabable, es decir, una memoria que tiene las características de una memoria de acceso aleatorio pero cuyos datos no desaparecen durante un apagado. La memoria flash almacena bits de datos en celdas de memoria que se retienen cuando se quita la fuente de alimentación.
Su alta velocidad, vida útil y bajo consumo de energía (que incluso es cero en reposo) lo hacen muy útil para muchas aplicaciones: cámaras digitales, teléfonos celulares, impresoras, asistentes personales (PDA), computadoras portátiles o dispositivos de lectura. Y grabación de sonido como digital. reproductores de música , llaves USB . Además, este tipo de memoria no cuenta con elementos mecánicos, lo que le confiere una gran resistencia a los golpes.
La memoria flash es un tipo de EEPROM que permite la modificación de varios espacios de memoria en una sola operación. Por lo tanto, la memoria flash es más rápida cuando el sistema tiene que escribir en varios lugares al mismo tiempo.
La memoria flash utiliza como celda básica un transistor MOS que tiene una puerta flotante enterrada en el medio del óxido de la puerta, entre el canal y la puerta. La información se almacena atrapando electrones en esta puerta flotante. Se utilizan dos mecanismos para hacer pasar el óxido a través de los electrones:
La técnica flash viene en dos formas principales: flash NOR y NAND, según el tipo de puerta lógica utilizada para cada celda de almacenamiento.
La escritura y el borrado de datos en una memoria flash (esto se llama programación) se realiza aplicando diferentes voltajes a los puntos de entrada de la celda. Estas operaciones ponen a prueba la puerta flotante. Se estima que la memoria flash puede admitir hasta 100.000 escrituras y borrados, dependiendo de la calidad del óxido utilizado para la puerta.
Existen sistemas de archivos especialmente diseñados para memoria flash: JFFS , JFFS2 , YAFFS , UBIFS . Permiten, entre otras cosas, evitar reescrituras repetidas en la misma zona, con el fin de alargar la vida de la memoria flash. En aplicaciones exigentes (el caso de los SSD ), el hardware integra directamente un controlador que implementa algoritmos de distribución de desgaste responsables de distribuir las escrituras de manera uniforme en toda la memoria flash. Estas técnicas permiten mejorar significativamente la vida útil de estos soportes, y esto es tanto más cierto cuanto mayor es la capacidad de las virutas (el desgaste se distribuye mejor entonces).
El flash NOR , inventado por Fujio Masuoka, un empleado de Toshiba, fue el primero en ser desarrollado comercialmente por Intel en 1988 . Los tiempos de borrado y escritura son largos pero tiene una interfaz de direccionamiento que permite un acceso aleatorio y rápido a cualquier posición. El almacenamiento de datos está 100% garantizado por el fabricante. Es adecuado para grabar datos informáticos destinados a ser ejecutados directamente desde esta memoria. Esta función se llama XIP ( eXecute In Place ). La memoria NOR es particularmente adecuada para contener el sistema operativo, por ejemplo, en teléfonos móviles (el principal mercado de NOR Flash), decodificadores de TV, placas base o sus periféricos ( impresoras , cámaras, etc.) porque el código se puede ejecutar directamente allí.
Debido a su costo mucho más alto que el de NAND y su densidad limitada, generalmente no se usa para almacenamiento masivo.
NAND flash siguió en 1989 , comercializado por Toshiba . Esta memoria es más rápida de borrar y escribir, ofrece una mayor densidad y un menor costo por bit. Sin embargo, su interfaz de E / S solo permite el acceso secuencial . Esto tiende a limitar, a nivel del sistema, su velocidad de lectura efectiva y complica el arranque directo desde la memoria NAND. Como resultado, es menos adecuado que NOR para ejecutar código de máquina. Por su menor precio, está presente en muchos asistentes y teléfonos móviles utilizando la RAM en modo página en bloques como medio de ejecución. El fabricante no garantiza generalmente el almacenamiento de datos al 100%, pero sí una tasa de error por debajo de un límite determinado. Esta fiabilidad limitada requiere la implementación de un sistema de gestión de errores ( ECC - Corrección de códigos de error , Gestión de bloques defectuosos, etc.) a nivel de aplicación, como es el caso, por ejemplo, de los discos duros. Por tanto, se utiliza para el almacenamiento de información. Casi todas las memorias masivas externas ( tarjeta MMC , memoria USB , tarjeta SD y tarjeta MS ) utilizan esta tecnología.
A finales de 2009, Samsung inició la producción de un chip de memoria flash NAND de 4 GB, grabado a 30 nm , y cuya particularidad es contar con una interfaz tipo DDR ( double data rate ). Aunque estos últimos todavía sufren problemas de rendimiento, lo que significa que no se utilizan en SSD , Estos chips ofrecerían un rendimiento 3 veces mayor que los basados en una interfaz SDR ( velocidad de datos única ). Fabricantes como Toshiba, IM Flash Technologies (Micron / Intel) y Samsung utilizan memorias NAND Flash MLC ( celda multinivel ) que almacenan 2 bits por celda o TLC ( celda de triple nivel ) NAND que almacena 3 bits por celda (MLC 3PBC)).
Un estándar de interfaz abierta para memorias flash fue creado por un grupo de trabajo llamado ONFI ( Open NAND Flash Interface ) compuesto por varios fabricantes de memorias flash NAND, incluidos Intel, Micron, Phision Electronics, SanDisk , SK Hynix, Sony y Spansion .
En 2019, el chip NAND del teléfono P30 Pro de Huawei equivale a más del 7% de sus costos de fabricación.
En 2008, una celda de memoria flash de celda de nivel múltiple (MLC) de 2 bits por celda solo se puede escribir de manera confiable de 10,000 a 100,000 veces la de SLC ( celda de nivel único en inglés ). -Level-cell a 1 bit por celda). La razón es que estas escrituras requieren la aplicación de voltajes más altos que la simple lectura, lo que daña gradualmente el área escrita. Por otro lado, incluso las lecturas repetidas no le causan ningún daño. La técnica de distribución del desgaste , mediante métodos que varían según los fabricantes, reduce este inconveniente; sin embargo, en algunas memorias destinadas a reemplazar discos duros de computadora, se habría observado con el uso de ralentizaciones sensibles a la escritura, debido a las sucesivas reubicaciones de los bloques.
Los fabricantes Sun y Micron planean aumentar esta vida útil a un millón de ciclos utilizando tecnología NAND en unidades de estado sólido . Finalmente, los promotores de la memoria ferroeléctrica , otra técnica flash en desarrollo, atribuyen a esta última un potencial de 100 millones de escrituras.
Algunas unidades de uso profesional han alcanzado hasta 2 petabytes de escrituras en pruebas de resistencia.
Hay dos familias principales de memorias flash:
El primero se describe en la siguiente sección. Los discos electrónicos utilizan principalmente celdas de un solo nivel , algunos fabricantes las producen con la técnica de estructuración doble autoalineada (en) . Tienen un tiempo de respuesta mucho más corto y un mejor rendimiento. Algunos fabricantes producían discos de terabytes a finales de 2010 . En 2015, los fabricantes también están utilizando celdas de varios niveles : son mucho más baratas para un rendimiento aceptable.
En orden alfabético:
CompactFlash (CF) se trata de tarjetas PCMCIA abreviadas. Se hace una distinción entre las tarjetas CompactFlash Tipo I (CFI) y Tipo II (CFII) , que difieren en grosor. En las tarjetas CompactFlash también encontramos Microdrives (los primeros fueron lanzados por IBM) que son microdiscos duros. La capacidad máxima permitida por el estándar 2.0 actualmente utilizado es de 137 GB . Este modelo de tarjeta ha sido utilizado durante mucho tiempo por cámaras profesionales. Tarjetas multimedia "MMC" tarjetas en proceso de obsolescencia en beneficio de la SD. MS o MemoryStick Desarrollado por Sony Corporation y SanDisk . Hay un nuevo formato, el “MemoryStick Duo” y también el “MemoryStick Pro Duo”. MemoryStick Micro M2 Pequeña memoria utilizada en teléfonos móviles Sony Ericsson, que normalmente se vende con un adaptador para unidades MemoryStick normales. Secure Digital "SD" tienen una forma similar a la MMC, un poco más gruesa y son compatibles con ellas (una MMC cabe en un lector SD, y no al revés). Se distinguen por la posibilidad de cifrar datos y gestionar los "derechos de autor". Mini SD versión reducida de la SD clásica, utilizada en algunos teléfonos móviles antiguos, generalmente se entrega con un adaptador para lectores SD clásicos. Micro SD o Transflash versión diminuta de SD, que se utiliza a menudo en teléfonos móviles y también se vende con un adaptador para SD normales. SDHC "SD High Capacity" Versión SD de alta capacidad, para superar el límite de 2 GB de las SD convencionales, están disponibles en 3 formatos SD, Mini SD y Micro SD. Ofrecen una capacidad entre 4 y 32 GB . SDXC “SD eXtended Capacity” comercializada desde 2010, ofrece 64 GiB a 2 TiB (7,41 días a 25 Mb / s). SM soporte delgado, sin electrónica de a bordo. En peligro: los fabricantes que admiten este formato han cambiado a xD Picture. Además, existen dos tipos de tarjetas en función de la fuente de alimentación (3 o 5 V ). También se llama SSFDC (del inglés Solid State Floppy Disk Card ). Tarjeta xD formato desarrollado por Olympus y Fujifilm , supuestamente para reemplazar SmartMedia. Mucho más pequeño y más rápido, pero más caro. Solo Olympus continúa produciendo cámaras digitales compactas que utilizan tarjetas xD.Los formatos SD son los más comunes y más baratos en la actualidad.
Memory Stick (denominado MS) es un tipo conjunto de tarjeta de memoria creada por Sony y SanDisk en enero de 2000 . La arquitectura de las tarjetas Memory Stick se basa en circuitos de memoria flash ( EEPROM ) de tipo NAND . El Memory Stick original es pequeño ( 21,5 mm x 50 mm x 2,8 mm ) equivalente a los de una pequeña caja de fósforos, y pesa apenas 4 g .
El Memory Stick ahora está disponible en tres dimensiones:
Si el Memory Stick se ha reducido para caber en dispositivos móviles ultracompactos, aún ofrece las mismas funciones y rendimiento que el Memory Stick de tamaño estándar. Solo los calificadores PRO, PRO High Speed o PRO-HG dan fe de una diferencia técnica. Por eso existen adaptadores para insertar y utilizar tarjetas Duo o Micro en lectores Memory Stick convencionales. También hay uno para usar tarjetas Micro en un lector de tarjetas Duo.
Con el tiempo, la técnica de los Memory Stick también ha evolucionado:
Tarjeta de memoriaTodas las tarjetas actuales en formato Standard y Duo están equipadas con un conector lateral de 10 pines . Las micro tarjetas tienen 11 pines y las futuras tecnologías PRO-HG requerirán un conector de 14 pines . Para obtener compatibilidad con dispositivos anteriores, Memory Stick PRO y las tarjetas más nuevas también pueden funcionar en serie pero con velocidades de bits más bajas. Los lectores MS Pro pueden leer y escribir tarjetas MS clásicas, pero los lectores MS clásicos no pueden leer ni escribir tarjetas MS Pro. Además, para leer tarjetas Memory Stick PRO con una capacidad superior a 2 GB , el dispositivo no solo debe admitir Memory Stick PRO, sino que también debe utilizar el sistema de archivos FAT32 . La técnica “Magic Gate” es la solución de protección de derechos de autor de Sony , utilizada en particular en el formato de audio ATRAC 3. Esto de ninguna manera evita que los dispositivos que no usan esta técnica (es decir, cámaras) funcionen con tarjetas Magic Gate. También existe un modelo particular, llamado " con función de selección de memoria ", que separa físicamente la memoria disponible en 2 partes iguales . La elección de una u otra partición se realiza mediante un interruptor en la parte posterior de la tarjeta.
Memoria multimedia inteligenteLa memoria SmartMedia es un tipo de tarjeta de memoria creada por Toshiba y Samsung. Su arquitectura se basa en circuitos de memoria flash ( EEPROM ) del tipo NAND.
Hay dos tipos de tarjetas SmartMedia que funcionan con diferentes voltajes:
El acceso a los datos se logra a través de un chip con 22 pines . Independientemente de la capacidad de la tarjeta Smartmedia, las dimensiones y la ubicación del chip son las mismas. El tiempo de acceso a la memoria es de aproximadamente 25 µs para el primer acceso y 50 ns ciclos para los siguientes.
Tamaños comparativos de las diferentes tarjetasTodas las dimensiones están en milímetros, volumen en mm³ y masas en gramos.
Tipo | Ancho | Profundidad | Grosor | Volumen (mm³) | Masa aproximada (g) |
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Seguro digital | 24 | 32 | 2.1 | 1613 | 3 |
MiniSD | 20,3 | 20,3 | 1.3 | 536 | 2 |
Micro SD / TransFlash | 15 | 11 | 1.0 | 165 | <1 |
CompactFlash I | 42,6 | 36,4 | 3.3 | 5117 | variable |
CompactFlash II | 42,6 | 36,4 | 5 | 7753 | variable |
MultiMediaCard | 24 | 32 | 1.4 | 1075 | 2 |
SmartMedia | 37 | 45 | 0,76 | 1265 | 2 |
Tarjeta de memoria | 21,5 | 50 | 2.8 | 3010 | 4 |
MemoryStick Duo | 20 | 31 | 1,6 | 992 | 2 |
Imagen xD | 24,9 | 20,1 | 1.8 | 901 | 3 |