Definition

Was genau ist ein Flash-Speicher?

| Autor / Redakteur: Walter Schadhauser / Rainer Graefen

Was ist ein Flash-Speicher?
Was ist ein Flash-Speicher? ( babimu - Fotolia.com)

Der Flash-Speicher, häufig auch NAND-Flash genannt ist ein nicht flüchtiger Halbleiterspeicher, der intern in Speicherblöcken von 4, 8 oder 16 KByte organisiert ist, die blockweise gelöscht und neu programmiert werden können.

Beim Flash-Speicher, es gibt NAND- und NOR-Versionen), handelt sich um eine Variante des elektrisch lösch- und programmierbaren Nur-Lese-Speichers (EEPROM). Dieser wird im Gegensatz zum Flash-Speicher auf Byte-Ebene gelöscht und neu geschrieben, was deutlich langsamer vonstatten geht als die Aktualisierung des Block-orientierten Flash-Speichers.

Der Flash-Speicher erlangte seine gegenwärtig umwälzende Bedeutung, als es gelang die NAND-Flash-Speicherchips so durch einen integrierten Controller anzusteuern, dass alle Speicherzellen gleichmäßig abgenutzt werden. Damit führte die Abnutzung durch den Schreibvorgang nicht mehr zur vorzeitigen Zerstörung häufig beschriebener Speicherzellen.

Seitdem es das so genannte Wear-Levelling gibt, die Steuerung der Schreibzyklen für jede Speicherzelle, eignen sich NAND-Flash-ICs für Speichermedien wie USB-Sticks, Speicherkarten und inzwischen auch für Solid State Disks (SSDs).

Multi-Level-Cell-Flash

Der Flash-Speicher wurde so genannt, weil der Mikrochip so organisiert ist, dass ein Abschnitt (Block) der Speicherzellen mit einer einzelnen Aktion ("Flash") gelöscht wird. Die Löschung wird durch Fowler-Nordheim-Tunneling bewerkstelligt, wobei die Ladungsträger ein dünnes di-elektrisches Material durchtunneln, um die elektrische Ladung aus einem mit der jeweiligen Speicherzelle verknüpften Kondensator (floating gate) zu entfernen.

Seit einiger bieten alle Speicherhersteller einen Flash-Speichertyp, der (statt ein) zwei Bits in jeder Speicherzelle (MLC) unterbringen kann. Das verdoppelt die Speicherkapazität, ohne dass sich der der Preis entsprechend linear erhöht. Inzwischen gibt es mit Samsung, Micron, Intel und Toshiba Anbieter von Triplei-Level-Cell-Flash (TLC), die in jeder Speicherzelle drei und demnächst wohl auch vier Bit speichern können. Für die Elektronik bedeutet das, dass hier nun aus einer kleiner werdenden Ladungsmenge 2, 4, 8 und bald 16 Ladungszustände unterschieden werden müssen.

Die neueste Entwicklung bei Flash schichtet 2D-Speicherlagen übereinander, so dass ein 3D-Speicherchip entsteht, der nach anfänglich 32 Lagen bald auf 192 Schichten (layer) anwachsen soll. Aktuell lassen sich damit Speicherkapazitäten von 48 GBit (6 GByte) pro Chip erzielen.

Angesichts zunehmender Miniaturisierung des Flash-Speicher wird die Bedeutung dieses Speichermediums für Handys, Digitalkameras, MP3-Playern, LAN-Switches, PC-Karten für Notebooks, Set-Top-Boxen, Embedded-Controllern und vielen anderen Geräten immer wichtiger.

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