En flashcelle er en svært spesiell transistor hvor styreelektroden er delt i to i en flytende del og en kontrolldel. Den eneste forbindelsen mellom dem er et tynt isolerende oksidlag. Forbindelsen til ordlinjen går via dette laget. Når det går en 10 til 13 volts spenning, sendes det elektroner inn i isolasjonslaget, og det er her informasjonen lagres. Når cellen leses ved å påtrykke kontrollaget en spenning, vil det gå en strøm gjennom transistoren avhengig av ladningen i isolasjonslaget.
KJEMPEMARKED:Ifølge analyseselskapet iSupply vil markedet for NAND-flash vokse fra litt over 72 milliarder kroner i fjor til nesten 100 milliarder i år. At dette virker forlokkende, er tydelig når Intel nå for første gang etablerer seg i NAND-markedet sammen med Micron Technology og Apple. (Bilde: O. R. Valmot)

Vår nye hukommelse

NOR og NAND



Det er to typer flashminne; NOR og NAND. Betegnelsen har sitt utgangspunkt i måten transistorene kobles sammen på slik at de danner en spesiell type logikk. Boolsk logikk er fundamental i all databehandling, og her kommer begreper som «eller» og «og» inn i bildet. På engelsk blir det OR og AND, og NOR og NAND er ganske enkelt forkortelser for NOT OR og NOT AND.

NOR var den opprinnelige flash-teknologien, men det er NAND som har overtatt rampelyset. Delvis fordi den er mye billigere og fordi data kan leses og skrives til tilfeldige plasser i minnet, og fordi data kan hentes frem helt ned til en enkelt byte. NOR-flash tåler også svært mange lese- og skrivesykler. Disse egenskapene gjør at NOR brukes stort sett i mobiltelefoner, i PC-enes BIOS-er og i ulike innbygde systemer fra radioer til vaskemaskiner.

Mens NOR-flash kan skrive til individuelle bytes, må NAND-flash skrive og lese informasjonen sekvensielt i blokker. Størrelsen på en slik blokk kan være på f. eks 64 kbyte. I tillegg til å være billigere er NAND-flash mer kompakt, og det er denne varianten som brukes til lagring av musikk og bilder på minnekort og i USB-minnepinner.

SPESIELT FILSYSTEM



Flashminne er en type EEPROM eller Electronically Erasable Programmable Read Only Memory – elektronisk slettbart programmerbart leselager.

I motsetning til i dynamisk RAM, hvor dataene lagres som ladningen i ørsmå kondensatorer, lagres dataene i flashminnet i et isolert lag mellom basen som er delt i to; en flytende del og en kontrolldel. Flashminne bruker en kvantemekanisk tunneleffekt når elektroner injiseres til lederen gjennom det tynne isolerende laget.

Flashminne trenger et spesielt filsystem som er tilpasset minnetypen. En av ulempene med flash er at minnet er begrenset til rundt 100.000 lese-/skrivesykler, men ved å la filsystemet balansere slitasjen mellom de ulike delene av minnet, kan dette i praksis tidobles. I praksis er det nesten umulig å slite ut et flashminne med slike tall.

Filsystemet sørger også for å stenge ute skadede blokker og gjør feilkorreksjon og optimalisering. Det får også flashkortet eller minnepinnen til å fungere som en vanlig lagringsenhet med et FAT-filsystem

PINNER OG KORT

For under ti år siden var et minnekort på 1 MB temmelig kostbare saker, og de var store. De første kortene var i PCMCIA-format. I dag får du CompactFlash kort med 8 GB, og Sony har annonsert de små MemoryStick Duo-kortene i 4 og 8 GB-utgaver.

Mens den største DRAM-brikken som er i produksjon er på 2 Gbit (256 MB), vil Samsung begynne produksjonen av sin 16 Gbit NAND flashbrikke. Det er utrolige 2 GB på en brikke som er på størrelse med en negl og samtidig syltynn. Den er bygget på 50 nanometerteknologi som også er en milepæl i fotolitografi. Den største brikken som er i produksjon er på 8 Gbit.

Siden selve flashbrikken er svært tynn og utvikler lite varme, brukes ofte det som kalles die-stacking for å øke kapasiteten. To brikker legges oppå hverandre og kapasiteten er doblet.

For å lagre enda mer informasjon i en flash-celle er det utviklet såkalt MLC – Multi Level Cells. I slike flernivåceller er det mulig å variere ladningsmengden og derfor flere bit per celle. I dag er det mulig å lagre tre bitverdier per celle. Det betyr lavere pris og høyere pakketetthet, men noe tregere minne enn med vanlig flashminne. Dessuten går levetiden ned til tiendeparten, selv om det har liten praktisk betydning. Et typisk MLC-kort kan fylles og slettes helt hver dag i 27 år før det er utslitt.

I løpet av få år er det vi kaller flashminne blitt svært utbredt og helt uunnværlig i vår digitale hverdag.

I motsetning til RAM-hukommelsen i en datamaskin mister ikke flashminnet informasjonen når strømmen blir borte.

Filmerstatter

Flashminne har konkurrert ut kamerafilmen, fått hovedrollen som bærbart musikklager og snart får vi bærbare PC-er med flashminne i stedet for harddisker.

Det vil gi mye lengre batterilevetid og kortere oppstartstid.

Storskalaproduksjon har gjort teknologien billig. Så billig at den nå for alvor truer harddiskene.

Apples nye iPod Nano bruker flashminne i stedet for harddisk. Plassforbruket er en viktig fordel.

Epleslang

Selv knøttsmå minnekort kan lagre mange GB. Samsung er verdens største produsent av flashminne.

Apple er verdens største kunde, og de kjøper opp så mye fra de store produsentene at det skaper mangel i markedet.

Gammelt nytt

Flashminne er ingen ny oppfinnelse, men stammer fra Toshibas laboratorium i 1984.

Da dukket også navnet opp fordi de syntes prosessen med å slette minnet i cellene minte mye om en blits, som er flash på engelsk.

Kjappere, billigere

En av årsakene til at flashminne er blitt så populært er det kraftige prisfallet.

For fem, seks år siden var 128 MB det største CompactFlash minnekortet på markedet, og det kostet rundt 4000 kroner. Og det var tregt!

En krone pr MB

I dag er det vanskelig å finne et CF-kort som er mindre enn 128 MB, og det koster 125 kroner.

I dag får du et lynraskt 4 GB-kort med 140x hastighet for et par tusenlapper.





Hastighet

I forhold til DRAM er flashminne svært tregt, men det skjer stadige forbedringer.

De raskeste minnebrikkene er bygget på SLC-flash og kan komme opp i hastigheter på godt over 100X, der X-en står for overføringshastigheten til en CD når den spiller musikk og er på rundt 150 kB/s.

Høy hastighet er viktig når digitale kameraer lagrer bilder på stadig flere MB.