Flashzellen

Flashzellen sind die Grundbausteine von Flash-Speichern. Sie sind nichtflüchtige Speicherzellen, die Daten durch das Speichern von elektrischer Ladung auf einem Floating-Gate oder in einem Charge-Trap speichern. Die Ladung verändert die Schwelle des Transistors, wodurch sich verschiedene Bits repräsentieren lassen. Ohne Strom bleiben Informationen erhalten, allerdings erfordern das Programmieren und Löschen hohe elektrische Felder. Die Zellen sind in Arrays organisiert und in Blöcken zusammengefasst.

Es gibt hauptsächlich zwei Bauformen: NOR-Flash, das einzelne Zellen adressierbar macht und schnelle Lesezugriffe bietet; und NAND-Flash, das Zellen in Serien verschaltet und eine höhere Speicherdichte bei geringeren Kosten ermöglicht. NAND wird überwiegend in Massenspeichern verwendet; NOR findet sich oft in Speichern mit direktem Codierzugriff, z. B. in Mikrocontrollern.

Moderne Flashzellen können mehrere Bits pro Zelle speichern. SLC speichert 1 Bit pro Zelle; MLC (2 Bit), TLC (3 Bit) und QLC (4 Bit). Mehr Bits pro Zelle erhöhen Speicherkapazität, senken aber Zuverlässigkeit und Haltbarkeitsdauer. Um den Verschleiß auszugleichen, setzen Systeme Wear-Leveling, Bad-Block-Management und ECC (Fehlerkorrektur) ein. 3D-NAND steigt Zellen übereinander, steigert Dichte und reduziert Kosten.

Typische Anwendungen sind Solid-State-Drive-SSDs, USB-Sticks, Speicherkarten und integrierte Systeme in Smartphones oder Embedded-Devices. Flashzellen verwenden kontrollierte Programmier-/Löschzyklen, was zu einer begrenzten Lebensdauer führt. Hersteller geben oft eine Garantie basierend auf einer bestimmten Anzahl von Zyklen. Neue Technologien arbeiten daran, Haltbarkeit, Geschwindigkeit und Energieeffizienz weiter zu verbessern.