FlashSpeicherzellen

FlashSpeicherzellen sind nichtflüchtige Speicherbausteine, die Daten durch das Speichern von Ladung in isolierten Gate-Strukturen behalten. Typischerweise arbeiten sie mit Floating-Gate- oder Charge-Trap-Technologie. Einmal gespeicherte Informationen bleiben erhalten, auch wenn die Versorgungsspannung verschwindet. Der Löschvorgang erfolgt elektrisch, häufig blockweise, während das Schreiben in Zellen oder Seiten erfolgt und anschließend gelesen wird.

Es gibt zwei Hauptarchitekturen: NOR-Flash bietet direkte Adressierbarkeit einzelner Zellen und eignet sich gut für Code-Speicher in Mikrocontrollern; es weist geringere Speicherdichte und höhere Kosten pro Bit auf. NAND-Flash speichert Zellen in Serienketten, ermöglicht hohe Dichte und niedrigere Kosten pro Bit und wird bevorzugt für Massenspeicher wie Solid-State Drives, USB-Sticks oder Speicherkarten verwendet. Innerhalb der Flash-Technologien unterscheiden sich Floating-Gate- und Charge-Trap-Zellen durch Aufbau und Fertigungsprozesse, wobei beide Varianten gängig sind.

Organisatorisch erfolgt das Schreiben meist in Seiten und Blöcken (vor allem NAND); NOR adressiert einzelne Zellen. Typische Seitengrößen liegen im Kilobyte-Bereich, Blöcke bestehen aus vielen Seiten. Flash-Controller implementieren Wear-Leveling, Fehlerkorrektur (ECC) und Bad-Block-Management, um Lebensdauer und Zuverlässigkeit zu erhöhen. Zunehmende Dichte wird durch 3D-NAND und Multi-Level-Zellen ermöglicht, etwa SLC, MLC, TLC und QLC, wobei höhere Speicherkapazität pro Zelle oft auf Kosten von Endurance und Retention gehen.

Anwendungen umfassen SSDs, USB-Sticks, Speicherkarten sowie eingebettete Speicher in Mobilgeräten und Sensoren. Flash bietet Nichtflüchtigkeit, geringe Stellfläche und Kostenvorteile, ist jedoch im Vergleich zu DRAM langsamer und verschleißanfälliger, erfordert daher spezielle Steuerung.