Memórias Flash
As memórias Flash foram uma resposta da indústria às memórias EPROM e EEPROM, com um produto que oferece as vantagens destas memórias sem o alto custo.

		A célula de uma memória Flash é semelhante à célula de uma EPROM, e é constituída por um único transistor. Na memória Flash, uma fina camada de óxido de sílicio forma a porta do transistor, permitindo apagar eletricamente a memória e uma maior densidade que as EEPROMs,  com um  custo menor. A  Figura 1  compara os dois tipos de células de memória, onde a camada de óxido entre a porta e o substrato é 100 Angstroms, aproximadamente, para a  célula Flash e maior que 150 Angstroms para a EPROM.
Fig.1 Célula Flash e Célula EPROM

Depois da escrita ser concluída, uma carga negativa na porta flutuante aumenta a tensão de limiar(VT) da célula acima da tensão equivalente a 1 lógico da linha de seleção de palavra(worldline). Quando a linha de seleção de palavra de uma célula escrita é levada ao nível lógico 1 durante uma leitura, a célula não conduzirá. Um amplificador sensor deteta e amplifica a corrente da célula, e fornece uma saída 0 para uma célula escrita.

Fig.2 Célula Flash - Operação de Escrita

Depois da operação de apagar ser completada, a ausência de cargas na porta flutuante baixa a tensão VT da célula para um valor abaixo da tensão equivalente a 1 lógico da linha de seleção de palavra (worldline). Quando uma célula apagada tem a linha de seleção de palavra(wordline) colocada no nível lógico 1 durante uma leitura, então o transistor conduzirá mais corrente que uma célula escrita, fornecendo saída lógica 1.
	Fig.3 Célula Flash - Operação de Apagar

Tecnologia flash: NOR e NAND

A tecnologia flash NOR utiliza MOSFETS de porta flutuante (FGMOSFET) arranjados em paralelo entre a linha de bits(coluna da matriz de armazenamento) e o terra.

Fig.4 Flash NOR

 

Fig. 5 Flash NOR - layout

 

No circuito acima da flash NOR, cada uma das linhas de palavras(wordlines) WL0, WL1, WL2, WL3, WL4 e WL5 controla os transistor MOSFET que liga a linha de bit(Bit line) ao terra. Se WL0=1 OU WL1=1 OU WL2=1 OU WL3=1 OU WL4=1 OU WL5=1(nível ALTO), então a linha de bit vai para o nível BAIXO(lógico 0).

A memória é chamada de flash NOR porque se as entradas WL0=1 OU WL1=1 OU WL2=1 OU WL3=1 OU WL4=1 OU WL5=1(nível ALTO) então a linha de bit(saída) é igual a 0, ou seja, Bit line=0, que é a lógica de funcionamento de uma porta NOR.

Observe que cada célula de bit(transistor MOSFET) é lido(Read) ou escrito(Write) independente dos outros transistores.

Características das Memórias Flash NOR
Vantagens	Desvantagens	Aplicações
Acesso aleatório	Escrita lenta	Substituíção de EPROM
Escrita por bytes	Apagamento lento	Execução direta de programas da memória não-volátil
Endereçamento simples	Maior custo	Firmware de PCs, celulares, palmtops, PDAs

 

FLASH NOR PARALELA M29W400DT
A Fig. 6 mostra a memória flash NOR paralela M29W400DT, com capacidade de 4Mb, organizada como 512KbX8 ou 256Kb X 16 palavrasXbits, tensão de alimentação 3Vcc, para operações de leitura, apagamento e programação. Essa flash NOR pode ser lida do mesmo modo que memórias ROM ou EPROM.

Fig.6 Flash NOR paralela M29W400DT

 

Internamente, a flash NOR paralela M29W400DTé organizada em blocos de memória que podem ser apagados e programados independentemente. Os comandos de programar e apagar são escritos na interface de comando da memória. Um controlador dentro da memória executa e controla todos as operações de apagamento e programação da memória.

Fig. 7 Flash NOR M29W400DT endereços dos blocos

 

A tecnologia flash NAND usa um grupo dde FGMOSFETs em série uns com os outros, ligando a linha de bits com o terra. Os dados armazenados em cada célula de bit são acessados em conjunto com as outras linhas de palavra WL no grupo ativadas por uma tensão de porta de controle suficiente para ligar todos os outros transistores, independente da carga armazenada na porta flutuante. Ou seja todos outros transistores são colocados em condução, fornecendo baixa resistencia entre a fonte e o dreno e a célula de bit acessada controla a linha de bits.

Como todas as linhas de palavra WL0, WL1, WL2... devem ser ALTAS para que a linha de bits seja puxada para nível BAIXO, então o circuito comporta-se como uma porta NAND, dando o nome à memória flash NAND.

 

Fig.4 Flash NAND

O circuito flash NAND velocidade de apagamento e programação rápida e os dados sãom acessados em blocos. As mem órias flash NOR tem velocidade de leitura mais rápida e acesso aleatório.

O custo de uma memória flash é muito menor que o da EPROM. A facilidade de apagar e programar e a complexidade aumentam o custo da memória. A denominação de memória flash é devido aos curtos tempos de apagamento e escrita, mais rápido que a escrita de EPROM e EEPROM. O apagamento da memória flash pode ser apagamento total ou apagamento por setor.

Fig.9 Custo e complexidade versus apagamento

 

 

Aplicações de Memórias Flash
As memórias flash acrescentam reprogramabilidade e apagamento elétrico do chip à EPROM não volátil e facilidade de uso. A memória flash é ideal para armazenar códigos de programas e ou tabelas de dados, em aplicações onde atualizações períodicas são necessárias. As memórias flash também servem como um meio de aquisição e armazenamento não volátil de dados.

A necessidade de atualização de códigos aparece em todas as etapas da vida de um sistema - desde do protótipo para fabricação do sistema até o serviço de pós-venda. Na fábricação, durante a obtenção do protótipo, revisões para controlar o código exigem apagamento por ultravioleta e reprogramação de códigos gravados em EPROM do protótipo. Uma memória flash substitui o apagamento por ultravioleta de 15 a 20 minutos  por um apagamento elétrico com 1 segundode duração. Apagamento elétrico e reprogramação do chip podem ser feitos pela mesma estação de trabalho ou programador de PROM.

Diagnósticos, feitos nos estágios de  pré-montagem e montagem final, requerem frequentemente o uso de EPROMs. Os códigos de teste são finalmente substituídos por EPROMs contendo o programa final. Com apagamento e reprogramação elétricos, a memória flash pode ser soldada na placa do circuito.Os códigos de teste são carregados na memória flash quando esta é montada na placa do circuito.Então, o código final pode ser carregado no dispositvo. A programação da memória flash no circuito elimina  manuseios desnecessários e conexões menos confiáveis em soquetes, enquanto acrescenta  maior flexibilidade de teste.

Custos de material e trabalho associados com mudança em códigos aumentam em sistemas com alto de nível de integração - o maior custo é atualização de pós-venda. "Bugs" de códigos, ou necessidade de aumentar a funcionalidade do sistema, exigem atualizações de códigos pós-venda. Revisões em campo de códigos residentes em EPROM exigem a remoção da EPROM ou de placas inteiras.

Projetar com memórias flash alteráveis no circuito elimina memórias em soquetes, reduz o custo total de material e corta drasticamente os custos de trabalho associados com atualizações de códigos. Com memórias flash, atualizações de códigos são feitas localmente através de um conector, ou remotamente por meio de uma comunicação serial.

As características da memória flash de apagamento elétrico do chip, reprogramabilidade por byte e completa não volatilidade atendem as necessidades de acumulação de dados. Os dados(código) podem ser descarregados para análise e atualizados e repetir o ciclo. Ou vários dispositivos podem manter um 'janela deslizante' sobre os dados acumulados.


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