Cos'è la memoria flash? Tipi, lavoro, vantaggi e sfide

La memoria flash è una tecnologia di archiviazione che utilizza un design a celle a gate flottante per ricordare il proprio stato prima di essere spenta, conservando così i dati indipendentemente dall'alimentazione attiva/inattiva, rendendola una forma durevole di memoria di lettura, scrittura e cancellazione.

Come funziona la memoria flash

Fonte:eeNews EmbeddedApre una nuova finestra

La memoria flash è un chip di memoria non volatile utilizzato per l'archiviazione e la trasmissione dei dati tra apparecchiature digitali e personal computer. È in grado di essere riprogrammato elettricamente e ripulito. È spesso incluso in chiavette USB, lettori MP3, fotocamere o unità a stato solido. Negli ultimi anni, la tecnologia flash è diventata più conveniente e durevole, portando al suo utilizzo diffuso nell'IT aziendale.

Esempi di memoria flash presenti più frequentemente nei computer includono:

Nella memoria flash, le informazioni vengono archiviate nelle celle di memoria. Queste celle sono dotate di transistor a gate flottante in grado di catturare elettroni per un periodo prolungato, ma non indefinitamente. A seconda di dove viene applicata la tensione, queste celle possono eseguire attività di lettura, scrittura e cancellazione. Per eseguire un'operazione di scrittura, il gate flottante della cella di memoria deve essere caricato o scaricato; uno stato carico implica uno 0 logico e uno stato scarico suggerisce un 1 logico.

I moderni sistemi di archiviazione raggruppano le celle di memoria in pagine, consentendo di recuperare enormi quantità di dati contemporaneamente anziché cella per cella. La forma più comune di memoria flash, non-e (NAND), è costituita da blocchi di 32 o 64 pagine.

Un chip NAND può "spingere" gli elettroni all'interno di un mezzo di ossido e in un "cancello" di silicone. Queste porte trattengono gli elettroni che un computer può interpretare come 1 e 0. Il chip collega insieme centinaia o migliaia di questi transistor e utilizza un controller logico per farli funzionare come un'unità.

Nel 1981, Fujio Masuoka, un ingegnere elettrico di Toshiba, e Hisakazu Iizuka, un collega, depositarono il brevetto statunitense 4.531.203 per l'invenzione del flash. Originariamente denominata EEPROM (memoria di sola lettura programmabile cancellabile elettricamente), era soprannominata "flash" perché poteva essere cancellata e riprogrammata istantaneamente, rapidamente come il flash di una fotocamera.

In passato, i chip di memoria cancellabili (tipiche EPROM) richiedevano circa 20 minuti per essere cancellati e riutilizzati con un raggio di luce ultravioletta, richiedendo un imballaggio costoso e trasparente alla luce. Esistevano EPROM più economiche e cancellabili elettricamente, ma la loro architettura era più pesante e meno efficiente e richiedeva due transistor per contenere ogni bit di informazione. La memoria flash ha risolto queste limitazioni.

Negli ultimi dieci anni circa, la memoria flash ha rapidamente superato la memoria magnetica. Nei dispositivi che vanno dai supercomputer o laptop ai telefoni cellulari e iPad, i dischi rigidi vengono sostituiti con SSD (unità a stato solido) basate su flash che sono piccole, veloci e compatte. A questa tendenza ha contribuito il passaggio dai PC e dai dispositivi fissi ai dispositivi portatili (tablet e smartphone) e ai cellulari (che richiedono unità di memoria supercompatte, ad alta densità, incredibilmente stabili e in grado di sopportare le tensioni e gli sforzi derivanti dagli spostamenti).

Queste tendenze attualmente favoriscono la tecnologia flash 3D ("stacked"), che Samsung ha sviluppato all'inizio degli anni 2000 e introdotta ufficialmente nel 2013. È possibile sviluppare più livelli di celle di memoria su un singolo wafer di silicio per migliorare la capacità di archiviazione. Invece dei gate flottanti (che verranno spiegati nelle sezioni successive), il flash 3D utilizza un meccanismo noto come trappola di carica. Fornisce capacità di memoria nell'ordine dei terabit con le stesse dimensioni.

Vedi altro: Cos'è il Metaverso? Significato, caratteristiche e importanza

I tipi più importanti di memoria flash includono:

Tipi di memoria Flash

Lo storage flash tradizionale, utilizzato dai consumatori, è simile alle unità disco rigido (HDD) e alle unità a stato solido (SSD) nella sua applicazione. Aiuta a memorizzare i dati su un chip portatile e isolato con connettori per adattarsi a una porta USB. Il vantaggio principale di un dispositivo di archiviazione flash convenzionale è la sua capacità scalabile ed economicamente vantaggiosa, nonché l'affidabilità dello storage. Tuttavia, questa tecnica di archiviazione è vulnerabile a difetti come il furto fisico.