FlashSpeicher

FlashSpeicher, auch Flash-Speicher genannt, ist ein nichtflüchtiger Speichertyp, der Daten auch ohne Stromversorgung behält. Er basiert auf speicherprogrammierbaren Transistoren, die beim Programmieren elektrisch geladen oder entladen werden. Typische Architekturen verwenden Floating-Gate-Transistoren oder Charge-Trap-Zellen.

Es existieren zwei Hauptformen: NOR-Flash und NAND-Flash. NOR-Flash ermöglicht direkte Adressierbarkeit einzelner Zellen und wird häufig zur Ausführung von Code in Mikrocontrollern verwendet. NAND-Flash speichert Daten in Blöcken und bietet höhere Dichte sowie geringere Kosten pro Bit; es dominiert daher in SSDs, USB-Sticks und Speicherkarten.

Organisation und Betrieb: Zellen sind in Seiten (Pages) und Blöcke gegliedert; Blöcke werden gelöscht, Seiten programmiert. Da Zellen beim Programmieren verschleißen, kommen Wear-Leveling und Garbage Collection zum Einsatz. Fehlerkorrektur (ECC) schützt vor Bitfehlern; moderne Systeme nutzen außerdem Controller-Funktionen wie den Flash Translation Layer (FTL), der logische Adressen auf physische Adressen abbildet.

Lebensdauer und Haltbarkeit: Die Haltbarkeit hängt von der Anzahl der Programmier-/Löschzyklen ab. Typische P/E-Zyklen liegen bei Consumer-NAND im Bereich von einigen Tausend bis Zehntausend Zyklen; SLC bietet deutlich höhere Endurance als MLC, TLC oder QLC. Wartung durch Wear-Leveling erhöht die nutzbare Lebensdauer.

Anwendungen: Flash-Speicher findet sich in Solid-State-Drives (SSDs), USB-Sticks, Speicherkarten (SD/microSD) sowie als eingebetteter Speicher in Geräten und als Firmware-Speicher. Mobile Standards wie eMMC und UFS definieren integrierte Flash-Lösungen.

Entwicklung: 3D-NAND stapelt Zellen in mehreren Ebenen, um Kapazität und Haltbarkeit zu erhöhen. Interfaces reichen von SPI-Flash für kleine Kapazitäten bis zu SATA/PCIe-SSDs, die über Controller und NVMe-Protokolle adressieren.