浅谈Ｆｌａｓｈ Ｍｅｍｏｒｙ
【摘要】:电子产品市场中应用广泛的Flash Memory技术以其高性能、低功耗的优势从众多数据存储产品中脱颖而出。文章从技术优势和应用的角度，对Flash Memory的地位、工作原理以及运用作了阐述。为Flash Memory设备的使用者提供一个深入认识并掌握正确使用方法的窗口。
【关键词】：闪存; 存储器; 浮动栅; 数据
从计算机硬件的基本组成中，我们了解到数据存储设备主要分为内存和外存。与外存相比，内存具有存取速度快、噪音小、散热小、抗震性好的优势。因此在当今这个讲速度讲效率的社会中，内存的各种制作技术自然就被关注着。Flash Memory(快速闪存存储，简称“闪存”)就属于内存器件ROM的一种，具有不挥发性，即在没有电流供应的条件下也能够长久地保持数据。其存储特性相当于硬盘，这也正是闪存得以成为各类便携型数字设备的存储介质的基础。
Flash Memory是在20世纪80年代末逐渐发展起来的一种新型存储器，具有结构简单、高密度、低功耗、低成本、高可靠性等优点。它属于半导体存储器，其存储物理机制实际上是EPROM（可擦除可编程只读存储）与EEPROM（电可擦除可编程只读存储）结合基础上的发展。EPROM在通常工作时只能读取信息，但可以用紫外线擦除已有信息，并在专用设备上高电压写入信息；而EEPROM可以通过程序的控制进行读写操作。
Flash Memory采用内部闭合电路，使电子区能够作用于整个芯片，且能预先设定“区块”。在设定区块的同时就将芯片中的目标区域擦除干净，以备重新写入。传统的EEPROM芯片每次只能擦除一个字节，而闪存每次可擦写一块或整个芯片，且工作速度大幅领先于传统EEPROM芯片。闪存的基本单元电路，与EEPROM类似，也是由双层浮动栅MOS管组成。但是第一层栅介质很薄，作为隧道氧化层。写入方法与EEPROM相同，在第二级浮动栅加以正电压，使电子进入第一级浮动栅。读出方法与EPROM相同。擦除方法是在源极加正电压利用第一级浮动栅与源极之间的隧道效应，把注入至浮动栅的负电荷吸引到源极。由于利用源极加正电压擦除，因此各单元的源极联在一起，这样就不能按字节擦除，而是全片或分块擦除。随着半导体技术的改进，闪存也实现了单晶体管的设计，主要是在原有的晶体管上加入了浮动栅和选择栅，在源极和漏极之间电流单向传导的半导体上形成贮存电子的浮动棚。浮动栅包裹着一层硅氧化膜绝缘体，它的上面是在源极和漏极之间控制传导电流的选择/控制栅。正是这层浮动栅使得闪存可快速完成读、写、擦除三种基本操作模式；即使在不提供电源给存储的环境下，也能透过它来保存数据的完整性。
Flash Memory写入数据时要视原有数据而定。只有数据为0时才进行写入，数据为1时则什么也不做。数据是0或1取决于在硅底板上形成的浮动栅中是否有电子。有电子为0，无电子为1。写入0时，向栅电极和漏极施加高电压，增
加在源极和漏极之间传导的电子能量。这样一来，电子就会突破氧化膜绝缘体，进入浮动栅。读取数据时，向栅电极施加一定的电压，电流大为1，电流小则定为0。浮动栅没有电子的状态下，在栅电极施加电压的状态时向漏极施加电压，源极和漏极之间由于大量电子的移动，就会产生电流。而在浮动栅有电子的状态下，沟道中传导的电子就会减少。因为施加在栅电极的电压被浮动栅电子吸收后，很难对沟道产生影响。
目前Flash Memory已经应用到众多电子产品之中。采用闪存的产品克服了传统存储方式的易挥发,和磁盘存储器的抗震性差，使得数据存储更为可靠。加之，闪存的制造工艺不断提高，所需元件成本较低，为其高性价比奠定了基础。我们常用的U盘（闪存盘）、MP3就是闪存走进日常生活的写实。除此之外，闪存还被应用在计算机中的BIOS、PDA、数码相机、录音笔、手机、数字电视、游戏机等电子产品中。在这些应用中，闪存主要以两种形式存在：NOR型闪存和NAND型闪存。NOR型与NAND型闪存的区别很大，打个比方说，NOR型闪存更像内存，有独立的地址线和数据线，但价格比较贵，容量比较小；而NAND型更像硬盘，地址线和数据线是共用的I/O线，类似硬盘的所有信息都通过一条硬盘线传送一般，且成本要低一些，容量大得多。因此，NOR型闪存比较适合频繁随机读写的场合，通常用于存储程序代码并直接在闪存内运行，手机就是使用NOR型闪存的大户，所以手机的“内存”容量通常不大；NAND型闪存主要用来存储资料，我们常用的闪存产品，如U盘、数码存储卡等。
Flash Memory作为比较普及的数据存储方式，我们也需要注意对它进行保护性的使用。这不仅影响我们使用者的经济效益更也关系到数据信息的完整。虽然闪存是一种支持热插拔的设备，但是闪存正在读写数据的时候不能拔出，因为这样很容易损坏闪存或是其中的数据；再则频繁地插拔也容易造成USB接口松动。同时，尽量减少单个文件的擦写次数。因为不管是存入文件还是删除文件，闪存都会对其中的数据刷新一次，以新的排列顺序将文件保存在盘区里。重写次数越多，就会加快闪盘损耗。所以利用闪存保存文件时，最好用WINRAR等压缩工具将多个文件压缩成一个文件后再保存到闪存中；当需要删除文件时，最好也能一次性进行，减少闪存的损耗，有效提高闪存的实际使用寿命。
参考文献
[1] 赫建国, 郑燕, 薛延侠. 《单片机在电子电路设计中的应用》, 清华大学出版社.
[2] 博创科技. 《MP3播放器与U盘设计》, 清华大学出版社.
[3] [美]帕特森，[美]亨尼希, 著. 郑纬民, 等译，《计算机组成与设计：硬件/软件接口》, 机械工业出版社.
[4] 许永和, 编著. 健莲科技改编. 《USB 外围设备设计与应用》：中国电力
出版社.
[5] [美]拉默尔（Lammle,T.L.）著. 程代伟, 等译. 《CCNA 学习指南（中文第六版）》电子工业出版社.
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