플래시 메모리란 무엇입니까? 유형, 작업, 이점 및 과제

플래시 메모리는 플로팅 게이트 셀 설계를 사용하여 전원이 꺼지기 전에 상태를 기억함으로써 전원 공급 장치의 활성/비활성 여부에 관계없이 데이터를 유지하여 내구성이 뛰어난 읽기, 쓰기 및 지우기 메모리 형태를 만드는 저장 기술입니다.

플래시 메모리 작동 방식

원천:ee뉴스 임베디드Opens a new window

플래시 메모리는 디지털 장비와 개인용 컴퓨터 간의 데이터 저장 및 전송에 사용되는 비휘발성 메모리 칩입니다. 전기적으로 다시 프로그래밍하고 깨끗하게 지울 수 있습니다. USB 썸 드라이브, MP3 플레이어, 카메라 또는 솔리드 스테이트 드라이브에 포함되는 경우가 많습니다. 최근 몇 년 동안 플래시 기술은 더욱 저렴하고 내구성이 향상되어 기업 IT 분야에서 널리 사용되었습니다.

컴퓨터에서 가장 흔히 발견되는 플래시 메모리의 예는 다음과 같습니다.

플래시 메모리에서는 정보가 메모리 셀에 저장됩니다. 이들 셀에는 장기간 전자를 포획할 수 있지만 무기한은 아닌 부동 게이트 트랜지스터가 있습니다. 전압이 적용되는 위치에 따라 이러한 셀은 읽기, 쓰기 및 지우기 작업을 수행할 수 있습니다. 쓰기 작업을 수행하려면 메모리 셀의 플로팅 게이트가 충전되거나 방전되어야 합니다. 충전된 상태는 논리 0을 의미하고, 방전된 상태는 논리 1을 의미합니다.

최신 스토리지 시스템은 메모리 셀을 페이지로 그룹화하여 셀 단위가 아닌 엄청난 양의 데이터를 동시에 검색할 수 있습니다. 플래시 메모리의 가장 일반적인 형태인 NAND 플래시는 32페이지 또는 64페이지의 블록으로 구성됩니다.

NAND 칩은 산화물 매체 내에서 실리콘 "게이트"로 전자를 "밀어 넣을" 수 있습니다. 이러한 게이트는 컴퓨터가 1과 0으로 해석할 수 있는 전자를 보유합니다. 이 칩은 수백 또는 수천 개의 트랜지스터를 함께 연결하고 로직 컨트롤러를 활용하여 하나의 단위로 작동하게 합니다.

1981년 도시바의 전기 엔지니어인 마스오카 후지오(Fujio Masuoka)와 동료인 이이즈카 히사카즈(Hisakazu Iizuka)는 플래시 발명에 대해 미국 특허 4,531,203을 출원했습니다. 원래는 동시에 지울 수 있는 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)이라고 불렸지만, 카메라 플래시처럼 빠르게 지우고 다시 프로그래밍할 수 있기 때문에 "플래시"라는 별명이 붙었습니다.

과거에는 지울 수 있는 메모리 칩(일반적인 EPROM)을 재사용하기 위해 자외선을 사용하여 지우는 데 약 20분이 필요했기 때문에 값비싼 광투명 포장이 필요했습니다. 더 저렴하고 전기적으로 지울 수 있는 EPROM이 있었지만 아키텍처가 더 무겁고 효율성이 떨어지기 때문에 각 정보 비트를 저장하는 데 두 개의 트랜지스터가 필요했습니다. 플래시 메모리는 이러한 한계를 해결했습니다.

지난 10여년 동안 플래시 메모리는 빠르게 자기 스토리지를 능가했습니다. 슈퍼컴퓨터나 노트북부터 휴대폰, 아이패드에 이르기까지 다양한 장치에서 하드 드라이브는 작고 빠르며 컴팩트한 플래시 기반 SSD(Solid-State Drive)로 대체되고 있습니다. PC 및 유선 장치에서 휴대용 장치(태블릿 및 스마트폰) 및 휴대폰(이동의 긴장과 부담을 견딜 수 있는 초소형, 고밀도, 믿을 수 없을 정도로 안정적인 메모리 장치가 필요함)으로의 전환이 이러한 추세에 기여했습니다.

이러한 추세는 현재 삼성이 2000년대 초반에 개발하여 2013년에 공식적으로 도입한 3D 플래시("스택") 기술을 선호하고 있습니다. 저장 용량을 향상시키기 위해 단일 실리콘 웨이퍼에서 여러 레벨의 메모리 셀을 개발할 수 있습니다. 플로팅 게이트(이후 섹션에서 설명) 대신 3D 플래시는 전하 트랩이라는 메커니즘을 사용합니다. 동일한 크기의 공간 내에서 테라비트 범위의 깊은 메모리 용량을 제공합니다.

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가장 주목할만한 유형의 플래시 메모리는 다음과 같습니다.

플래시 메모리의 종류

소비자가 사용하는 기존 플래시 스토리지는 애플리케이션 면에서 하드 디스크 드라이브(HDD) 및 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)와 유사합니다. 이는 USB 포트에 맞는 커넥터가 있는 휴대용 절연 칩에 데이터를 저장하는 데 도움이 됩니다. 기존 플래시 저장 장치의 주요 이점은 확장 가능하고 비용 효율적인 용량과 안정적인 저장 공간입니다. 그러나 이 저장 기술은 물리적인 도난 등의 결함에 취약합니다.