Flash-Speicher

Beim Flash-Speicher handelt es sich um eine von Intel entwickelte Speichertechnik für schnelle, nichtflüchtige Speicher, die nach Abschalten der Stromversorgung die Daten dauerhaft speichert. Die Flash-Speichertechnik wurde aus der Technik für Electrically Erasable PROMs (EEPROM) entwickelt und nutzt den quantenmechanischen Effekt in Halbleitern.


Die Speicherzellen eines Flash-Speichers arbeiten mit MOSFETs, die mit einer speziellen Elektrode, dem Floating-Gate, ausgestattet sind. Das Floating-Gate bildet eine Ladungsfalle in der die elektrische Ladung gespeichert wird. Es liegt in einer Oxydschicht unterhalb des Control-Gate und verhindert im Normalfall den Ladungsabfluss zu den N- und P-Schichten. Die Ladung auf dem Floating-Gate bildet als elektrisches Feld einen leitenden Kanal zwischen Drain und Source, über den die Ladung ausgelesen wird. Das Löschen erfolgt blockweise. Durch Anlegen einer negativen Löschspannung werden die Ladungsträger aus dem Floating-Gate herausgetrieben.

Die Architekturen von Flash-Speichern

Aufbau einer Flash-Speicherzelle mit Floating-Gate

Aufbau einer Flash-Speicherzelle mit Floating-Gate

Flashspeicher gibt es in zwei Architekturen, als NAND-Gatter und als NOR-Gatter, sowohl als einzellige Flash-Speicherzellen, die Single Level Cell (SLC), aber auch als mehrzellige, in denen zwei oder drei digitale Zustände gespeichert werden können, die Multi Level Cell (MLC) und die Triple Level Cell (TLC). Da NAND-Flashs in jeder Speicherzelle zwei Zustände speichern können, gibt man dieser Konstruktion den Vorzug gegenüber den NOR-Flashs.

Flash-Speicher zeichnen sich durch einen niedrigen Energieverbrauch aus, sind byteweise adressierbar und blockweise beschreib- und löschbar. Die Anzahl der Speicher- und Löschvorgänge liegt bei etwa 100.000. Die Zugriffszeiten liegen bei etwa 0,1 ns und sind stark abhängig vom SSD-Controller (Solid State Disk), die Lesegeschwindigkeit liegt bei weit über 100 MB/s. Mit dieser Datenrate können Videos in HDTV und im 4k-Standard transferiert werden.

Flash-Speicher einer Compact-Flash-Speicherkarte, 
   Foto: SanDisk

Flash-Speicher einer Compact-Flash-Speicherkarte, Foto: SanDisk

In der Flash-Speichertechnik können die einzelnen Chips, die mehrere Gigabyte Speicherkapazität haben, zu Chip-Stapeln mit großer Speicherkapazität kombiniert werden. Flash-Speicher werden in Hybrid-Fesplatten oder Solid-State-Drives (SSD) eingesetzt, aber auch in Speicherkarten für Arbeitsplatzrechner oder in schnellen Zwischenspeichern von Großrechnern; darüber hinaus aber vor allem in Single Inline Memory Moduls (SIMM), PC-Cards und PCMCIA-Karten, in Digitalkameras und MP3-Playern, USB-Sticks, Camcordern und Druckern, Tablet-PCs, Notebooks und Handhelds.

Es gibt spezielle Flash-Module für Notebooks, Laptops, PDAs, Drucker und andere Peripheriegeräte wie Digitalkameras. Die verschiedenen Ausführungen haben eine geschützte Bezeichnung und Schreibweise: Beispiele sind die Compact-Flash-Karte (CF), Smart Media Card, MemoryStick, Multimedia Card (MMC), die SD-Karte u.a. mit Speicherkapazitäten von bis zu hundert Gigabyte (GB) und darüber.

Das Lesen von Flash Memories kann in speziellen Kartenlesegeräten durchgeführt werden, aber auch in den Kartenslots von PCs, Druckern und Notebooks oder über PC-Card-Adapter.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Flash-Speicher
Englisch: flash memory
Veröffentlicht: 19.01.2016
Wörter: 435
Tags: #Speicher
Links: 4K-Standard, APR (Arbeitsplatzrechner), Architektur, Camcorder (camera recorder), CF (compact flash card)