Una pequeña historia sobre la NAND flash.

La Memoria Flash (NOR y NAND) fue invención de Fujio Masuoka trabajando para Toshiba en 1980. Según Toshiba el nombre “Flash” le fue sugerido a Fujio Masuoka por su compañero de trabajo Shoji Ariizumi ya que el proceso de borrado de la misma le hacía acoardar al Flash de un cámara de fotos por su velocidad.

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Invented Flash memory as an unauthorized project pursuped during nights and weekends in the late 1970’s. The process of erasing the memory reminded him of the flash of a camera. Toshiba slow to commercialize the idea; Intel was first to market in Flash has grown into a 25 billion per year market. Copyright © 2007 Elsevier.

Toshiba desarrolló la Memoria Flash desde la conocida EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) a principios de los 80’s. Luego, la introdujo al Mercado en 1984. Se crearon 2 tipos, la NAND y la NOR como compuertas lógicas (ver compuertas en electrónica digital). Las Celdas de memoria flash individuales muestran características internas muy similares a sus correspondientes compuertas (nand o nor), mientras que las EPROM deben ser borradas completamente antes de volver a reescribirse. La NAND Flash puede ser escrita en bloques y es mas pequeña en tamaño.

Como funciona la NAND flash ?

La NAND flash almacena los datos en una matriz de Celdas de Memoria mediante transistores de Puerta Flotante. Hay dos puertas, la Puerta de Control (GC, Gate Control, arriba) y la puerta flotante (FG, Floating Gate, abajo) aisladas por una capa de óxido. Los electrones fluyen libremente entre la puerta de control (GC) y el canal (Channel). Cuando se aplica un voltaje a cualquier celda, los electrones son atraídos en el sentido en el que se aplica la tensión, por lo que, para programar una celda, se aplica un voltaje en la puerta de control que atrae electrones hacia arriba. La puerta flotante, que está eléctricamente aislada por una capa aislante, atrapa electrones a medida que pasan a través de camino a la puerta de control. Pueden permanecer allí años en condiciones normales de funcionamiento.

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Para borrar la celda se aplica un voltaje en el sentido contrario (el canal) mientras la puerta de control está conectada a tierra, repeliendo los electrones de la puerta flotante hasta el canal.

Para comprobar el estado de una celda se aplica un elevado voltaje a la puerta de control (GC). Si la puerta flotante mantiene una determinada carga, (los electrones están atrapados allí), la tensión umbral de la celda se altera, afectando a la señal que emana la puerta de control a medida que se desplaza por el canal. La cantidad de corriente requerida para completar el circuito determina el estado de la celda.

Esta actividad eléctrica desgasta la estructura física de la celda con el paso del tiempo. Por lo tanto, cada celda tiene un tiempo de vida finito, medido en términos comprensibles por el consumidor como ciclos de programado y borrado (P/E cycles) y están directamente relacionados con la geometría del proceso (técnica de fabricación) y el número de bits que almacena cada celda. La complejidad del almacenamiento NAND requiere de unos procesos adicionales, incluyendo un gestor de bloques defectuosos, el recolector de basura y el corrector de errores. Todos gestionados por el firmware del SSD.

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Tipos de NAND flash 2D (2 Dimensiones)

  • SLC (Single Level Cell) Se escribe y lee 1 bit
  • MLC (Multi Level Cell) Se escriben y leen 2 bits
  • TLC (Triple Level Cell) Se escriben y leen 3 bits
  • QLC (Quadruple Level Cell) Se escriben y leen 4 bits

 

 

Ejemplo de los Tipos de NAND flash 2D:

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Tipos de NAND flash 3D (3 Dimensiones):

3D NAND

Este proceso es muy sencillo y apunta a que se puedan fabricar Discos de Estado Sólido de gran tamaño ya las Celdas de Memoria NAND flash se apilan como si fuera ladrillos de un edificio y de esta manera en el mismo espacio se puede guardar mucha más información. Se usa MLC y TLC para cada Celda. La MLC es más cara de fabricar y aún al día de hoy el mejor tipo por su resistencia y duración a las escrituras y borrados (endurance).

El Nombre “3D NAND flash” es una creación de Micron & Intel pero se adoptó el término como estándar para referirse a este tipo de memoria apilada. Cada fabricante utiliza su propia 3D NAND, la denomina igual o utiliza la de Intel & Micron o fabrica su propio proceso y le da un nuevo nombre como veremos a continuación.

3D NAND flash es la Creación de Micron e Intel

Imagen relacionada

V-NAND es una creación de Samsung

SuperMLC 3D NAND es de Transcend

Captura.png

3D XPoint de Intel

Resultado de imagen para 3D XPoint intel

BiCS 3D NAND es de Toshiba

Toshiba-y-SanDisk-presentan-BiCS-3D-memorias-flash-de-48-capas-benchmarkhardware

SK Hynix, Western Digital (SanDisk) utilizan 3D NAND también.

 

 

 

 

10 comentarios en “Una pequeña historia sobre la NAND flash.

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