InfoNu.nl > Wetenschap > Techniek > Wat is flashgeheugen?

Wat is flashgeheugen?

Wat is flashgeheugen? Flashgeheugen (of 'solid state' geheugen) is de oplossing voor digitale opslag van informatie zonder dat het veel stroom kost. Deze technologie betekende een revolutionaire sprong in de ontwikkeling van geheugens. Een flashgeheugen is niet-vluchtig; de opgeslagen informatie blijft bewaard, ongeacht of er een spanningsbron aanwezig is of niet. Daarnaast is een flash-cel relatief klein, zodat een grote hoeveelheid data op een klein oppervlak kan worden bewaard.

Geheugens

Niet-vluchtig -non-volatile- geheugen kan data bewaren zonder dat er een spanningsbron nodig is om het geheugen blijvend te voeden. Nadat de informatie in het geheugen gezet is -wat stroom kost-, blijft het bewaard met zeer gering stroomverbruik (lekkage). De gangbare vormen van niet-vluchtig geheugen zijn een harde schijf, floppy disc, rw cd, en het vroeger gebruikte ringkerngeheugen. In het algemeen zijn voor deze vormen van opslag bewegende delen in het lees- en schrijfsysteem vereist.

Bovendien nemen deze types geheugen veel ruimte in, en men wil juist geheugens met minder oppervlak.

Flash

-fig 1-<BR>
-klik voor vergroting- / Bron: Tronic-fig 1-
-klik voor vergroting- / Bron: Tronic
Men spreekt van solid state opslag wanneer een geheugen geen mechanische onderdelen vereist. Flashgeheugen kost per bitcel -een circuit dat een 0 of 1 opslaat- niet veel oppervlak. Dit maakt dit type geheugen erg geschikt voor toepassingen in audio- en videoapparatuur. Met logische enen en nullen maakt men binaire getallen, het dataformaat voor digitale opslag van data.

Flash wordt onder andere gebruikt voor:
  • BIOS geheugen van een PC
  • mobiele telefonie en digitale camera's
  • mp3-spelers - (zie figuur 1) 8 GB flash geheugen, niet groter dan 10 eurocent
  • memory sticks
  • video game memory cards

Werking

Rijen en kolommen

-fig 2- / Bron: Tronic-fig 2- / Bron: Tronic
Zie figuur 2, wanneer alleen hoofdfuncties zijn getekend in een schema, ook wel 'architectuur' genoemd, ziet een flashgeheugen uit als een matrix. Zo'n rooster van rijen en kolommen wordt vaak gebruikt in solid-state geheugens. Op de kruispunten van rijen en kolommen is een transistor getekend met daaraan vast een capaciteit; deze twee componenten kunnen een '0' of een '1' bewaren.

Op elk kruispunt ligt een flash bitcel; 1 transistor zorgt voor selectie en opslag. Een matrix van rijen en kolommen verbindt de individuele bitcellen zodanig dat iedere 8 bitcellen (een byte) een adres krijgt. Een adres bestaat uit twee getallen: (rijadres, kolomadres). Een bepaald byte kan geselecteerd worden door het juiste adres aan te bieden op de row- en collumn-decoder.

Tijdens selectie wordt ook een signaal meegestuurd dat bepaalt of men een byte wil lezen of schrijven. Grotere geheugens kunnen grotere getallen selecteren, zoals words (32 bitcellen tegelijk) of longwords (64 bitcellen tegelijk).De opbouw van een flashgeheugen is gelijk aan vele andere typen geheugen, zoals RAM of EEPROM.

Bitcel

-fig 3- / Bron: Tronic-fig 3- / Bron: Tronic
Een transistor is een elektronische schakelaar; in geheugens worden ze gebruikt om bitcellen te selecteren. Wanneer een bitcel geselecteerd is, kan men de betreffende cel schrijven met een '0' of een '1', of uitlezen. Het typische van een flash bitcel is dat er één transistor wordt gebruikt om digitale data (een 0 of een 1) op te slaan en om het bit te selecteren. Normaliter zijn daar minstens 2 transistoren voor nodig (zie figuur 3).

Alle transistoren liggen in een bedding van licht gedoteerd silicium. Een transistor is een kanaal -gemaakt van silicium- dat open of dicht kan worden gezet. Aan de uiteinden van zo'n kanaal zijn twee aansluitingen aangebracht:
  • de drain -- silicium n+ maakt contact met donkerblauw aluminium (D)
  • de source -- silicium n+ maakt contact met donkerblauw aluminium (S)

De derde aansluiting noemt men de gate; deze wordt gebruikt om het kanaal open of dicht te zetten. Een gate is gemaakt van polysilicium, een ander soort halfgeleidend materiaal.

Een flash bitcel bevat twee gates. Eentje om te schakelen (control gate), en een tweede die dient om lading op te slaan (floating gate). De control gate is bovenaan getekend, de floating gate zit daaronder; daartussenin zit gate oxide, een isolator. Een flash bitcel kan worden geprogrammeerd door lading via de control gate naar de floating gate te laten lopen. Dit proces noemt men tunneling.

Als de lading eenmaal is aangebracht op de floating gate, dan zal het daar blijven omdat het niet kan weglekken naar een ander punt. Er is wel sprake van lekkage maar dat is een marginaal effect (leakage). Men kan de lading via de source afvoeren naar aarde; de floating gate is dan niet geladen. Deze toestand duidt men aan als een logische '1'.
© 2009 - 2018 Tronic, het auteursrecht (tenzij anders vermeld) van dit artikel ligt bij de infoteur. Zonder toestemming van de infoteur is vermenigvuldiging verboden.
Gerelateerde artikelen
Het principe van flashgeheugenBij een floppy, diskette of harde schijf wordt de informatie weggeschreven op een magnetische drager. Flash-geheugen is…
Flashgeheugen en flashgeheugenkaartenFlashgeheugen word tegenwoordig veel gebruikt in electronische aparaten als mp3 spelers, camera's, pda's en telefoons. D…
Elektronische gegevensopslag eenvoudig uitgelegdElektronische gegevensopslag eenvoudig uitgelegdVoor gegevensopslag wordt steeds gebruikgemaakt van 'vaste geheugen schijven' ofwel SSD schijven (solid state drives). H…
Een gratis FLV Player downloadenEen gratis FLV Player downloadenEen FLV player is een type media player dat wordt gebruikt om Flash videos af te spelen op je PC of direct vanaf het int…
Digitale opslag van gegevens: de verschillende mogelijkhedenEr bestaan verschillende mogelijkheden om uw computerbestanden veilig op te slaan of versturen. We zetten ze even op een…
Bronnen en referenties
  • Inleidingsfoto: Tronic
  • CMOS VLSI Design, third edition, Weste/Harris
  • Afbeelding bron 1: Tronic
  • Afbeelding bron 2: Tronic
  • Afbeelding bron 3: Tronic

Reageer op het artikel "Wat is flashgeheugen?"

Plaats een reactie, vraag of opmerking bij dit artikel. Reacties moeten voldoen aan de huisregels van InfoNu.
Meld mij aan voor de tweewekelijkse InfoNu nieuwsbrief
Ik ga akkoord met de privacyverklaring en ben bekend met de inhoud hiervan
Reacties

Clovis (infoteur), 16-12-2009 12:22 #2
Maar zeker weten doe ik het niet. Hahahaha.

Nina, 14-12-2009 16:27 #1
Als de lading van zo'n cel naar de aarde afgevoerd wordt waardoor de cel in de toestand van de logische '1' komt, kan het dan zijn dat de massa van de usbstick verandert? Het lijkt me erg onwaarschijnlijk maar elektronen hebben massa (al is het maar een heel klein beetje). Reactie infoteur, 16-12-2009
Nee. De lading is al aanwezig; het verandert alleen maar van plaats. Elektronen hebben wel een massa, maar die is wel erg klein hoor :-D

Infoteur: Tronic
Laatste update: 29-12-2017
Rubriek: Wetenschap
Subrubriek: Techniek
Bronnen en referenties: 5
Reacties: 2
Schrijf mee!