Wie funktioniert Flash Speicher?? [Archiv] - ProgForum.com

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11.05.2003, 15:37

Hi, Bin auf der Suche nach der Funktionsweise von Flash Speichern, doch im (deutschsprachigen) Google gabs nicht soooo viel ! Ich hab viele Fragen: Funzt das Flash so wie ein EPROM, also ein FET-Transistor mit Floating Gate worauf Elektronen drauf/durchgetunnelt werden und dadurch ne Kennlinienverschiebung zustande kommt? Irgendwo hab ich mal gelesen das Flash das gleiche ist wie ein EEPROM, nur das eben der Löschvorgang blockweise passiert. Liegt das an der Langsamkeit des Löschvorgangs? Wodurch kommt eigentlich der Löschvorgang bei EEPROMs zustande, haben die da noch ne Löschelektrode mit reingebaut? Bin für jede Antwort dankbar! MFG

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12.05.2003, 09:35

OK, ganz von vorne. Das mit dem Floating Gate ist OK. Es existiert also ein hochisoliertes Gebiet, wo Elektronen eigentlich nicht rein und auch nicht rauskönnen. Wie die Wasserdichte Uhr: Wenn Wasser drin ist kommt keins mehr raus. Genauso sind natürlich auch im Chip Grenzen, die beim Eprom eben die "durchschlagende" Wirkung des Programmierimpulses ist (höhere Spannung durchbricht die Isolation) bringt Elektronen in das Gefängnis und die kommen da von alleine nicht wieder raus. Die Speicherzelle behält ihren Inhalt. Bei UV-Lösch EPROM wird energiereiche UV-Strahlung benutzt um die Isolation zu schwächen bzw. den darin eingesperrten Elektronen noch ein bischen Power zu geben, dass sie durchrechen können, beim EEprom macht das die LöschSpannung, d.h. man programmiert praktisch alles auf Null und dann gemäss Bitmuster die Elektronen wieder rein. Bei Flash ist das das Gleiche. Allerdings hat man hier aus Platzgründen gesagt, es reicht, wenn man Blöcke löschen kann. Dann muss nicht an jeden einzelnen Transistor der Löschimpuls geführt werden, sondern an eine Spalte aus Y*Y Bits (je nach Typ). Beim EEprom ist dieses idR. der ganze Chip. Kompletterase. Eine Ausnahme bilden noch die EAROMs (Electric alternable), da kann man wirklich wie bei einem RAM jede einzelne Zelle umprogrammieren. Wird heute nur noch selten benutzt (zu gross). Jetzt hat man bei einem Flash natürlich gelitten, will man einzelne Bits verändern (Flash-Filesystem z.B). Andererseits ist das Flash ausser dem EAROM das einzige bei dem das häppchenweise geht, eben blockweise und nicht gleich ganzen Chip Clear. Und: Schreiben, d.h. programmieren kostet Zeit. Dies versucht man mit intelligenten Controllern, teils mit viel Cache-RAM eben zu kaschieren. Heisst im Klartext: Videostreaming 1:1 auf eine Flash-"Halbleiterplatte" scheitert spätestens an der Grösse des Cache. Dann muss physisch programmiert werden und die Schreibrate ist dahin - um Grössenordnungen!!!. Lesen hingegen funktioniert genausoschnell wie EProm EEProm EAROM RAM, da macht´s keinen Unterschied. Jetzt aber Vorsicht bei NAND-Flash (Smart Media Cards z.B.). Die kann man nur blockweise lesen, d.h. 1:1 Adressen, Daten an einen µC der wahllos (RANDOM) darauf zugreifen muss geht nicht. Die funktionieren praktisch sektorweise wie Festplatten. Hat auch den Vorteil, dass einzelne Bits beim Herstellungsprozess kaputt sein dürfen. Die werden wie beim Floppy / Platte formatieren in einer separaten Tabelle im Flash ausgemappt. Der Anwender bekommt nach aussen nur XYZ-Blöcke zu sehen. Wie es der Chip intern macht ist Sache des Herstellers. Und der freut sich, kann er doch seine normalen Ausschuss-Chips also Schrott z.B. als Chips mit 1/2 Kapazität verkaufen kann - schlimmstenfalls. Praktisch geht es um einzelne Zellen, ein paar Stück von Megas, die dort ausgemappt werden. Normalerweise heisst 1 defektes Bit = 1*Schrott!!! - und das macht die Speicherkarten jetzt halt billig. Die Ausbeute pro Wafer steigt gigantisch; eben damit erkauft, dass man nicht mehr random an jedes Bit herankommt.

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12.05.2003, 16:37

Danke erstmal für deine Antwort, aber hast du irgendwas genaues zu dem Einsen reinschreiben? Also wenn der Flash gelöscht ist steht er ja auf alles Einsen (=FFh). Wenn ich nun mittels 12 V o. ä. ne Null reinschreibe macht der ja nix andres außer Elektronen in das Floating Gate zu tunneln. Aber wie genau kommen die Elektronen aus dem Gate wieder raus?? Man könnte jetzt sagen dazu brauch man ne 12V negative Spannung, oder natürlich das alle sog. "Floating Gates" mit nem Schalter gegen Masse geschaltet werden können und doch nicht so isoliert sind wie ich dachte. MFG

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12.05.2003, 17:38

Das ist Technologieabhängig. Die einen sind leer =0, die anderen leer = 1. Spielt aber für Dich als Anwender keine Rolle und dem Programmiergerät und aller beteiligten Elektronik ist es ziemlich egal, ob es beim Programmieren Elektronen aufbringt, abzieht, katapultiert, tunnelt, sonstwie heinzelt. Nur der Effekt zählt. Ein Prom brennt Diodenstrecken unwiderruflich kaputt z.B. Also mach Dir darüber nicht allzuviele Gedanken, es sei denn Du willst bei Infineon oder so anfangen. Die erklären Dir dann ggf. auch eins ihrer "bestgehüteten Geheimnisse", nämlich die Technologie. Kleines add on: Der ER1400 z.B. ein EAROM braucht -30V Programmierspannung, also echt ein massig negatives Potential. Normale Eproms leben so mit 12..21V positiver Programmierspannung, und bei den Flashes funktioniert´s nach aussen hin bei einigen sogar "ohne" - d.h. mit 5V bzw 3,3V. Die haben allerdings intern Ladungspumpen und erzeugen sich das was sie brauchen. Jetzt frag mich aber nicht, wie und wohin die Ladungspumpen pumpen. Das ist Chip-Technologie und davon leben die Chipfabriken.

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13.05.2003, 18:58

Ja danke , war halt nur interesshalber weil ich im Seminar dazu nen Vortrag halten wollte! Aber die andern ham eh keinen Plan da kann ich das erzählen was ich inzwischen weiß. Kann ich mir aber denken dass sich die Fabs da nich in ihre Technologien reingucken lassen. MFG PS: erstmal muss ich fertig studiern bis ich bei Infineon anfangen kann!

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13.05.2003, 23:02

Ich denke, wenn Du das (hier) richtig aufbereitest, solltest Du auf alle Fälle genug für Deinen Vortrag haben. Wünsche Dir viel Spass.<img src="http://progshop.com/elektronik/diskussion/clipart/talker.gif" border=0>