Paměti FLASH debutovaly v osmdesátých letech XX. století a jejich nejdůležitějším atributem měla být mechanická odolnost vůči vibracím. Ukázalo se, že tato řešení mají také mnoho dalších plusů.  

NAND či NOR?

Paměti FLASH vyvinuté firmou Toshiba existují ve verzích NAND a NOR. Od samého začátku bylo jasné, že obě struktury mají jak přednosti, tak i nedostatky.  Schémata dovolují lépe pochopit jejich vlastnosti a rozdíly ve funkci. V níže uvedených řešeních každý z tranzistorů s dvojitým hradlem uchovává 1 bit informace. Můžeme si všimnout, že na podobném povrchu křemíku více dat umístíme ve struktuře NAND.

Obr. 1 Porovnání schémat buněk paměti NAND FLASH a NOR FLASH.

Vlastnosti obou technologií

Hradlo NAND, jako základní prvek každé buňky paměti (nebo jiného integrovaného obvodu), zabírá nejméně místa ve struktuře křemíku. Paměti typu NAND mají kratší dobu zápisu a čtení, jelikož se data čtou a zapisují v celých blocích a nikoliv – jak je to možné v případě paměti NOR – po jednotlivých buňkách.  

Volný přístup je vlastností paměti typu NOR, která umožňuje dosáhnout kratší dobu přístupu k menší dávce dat. Naopak paměti typu NAND mají dokonce 10krát delší životnost, neboli větší počet cyklů zápisu a mazání. To je žádáno u hromadných pamětí, jelikož uchovávaná data se často mění.

Použití NAND a NOR

Možnosti použití obou typů pamětí se od sebe značně liší. S ohledem na poměr ceny a kapacity se u hromadných pamětí, které mají uchovávat např. multimediální soubory (typu grafika nebo zvukové soubory), používají především paměti NAND.

Paměti se strukturou NOR se lépe osvědčují ve spolupráci s mikroprocesory bez paměti programu. Je u nich dostupná funkce tzv. error correction, kterou nelze implementovat u pamětí NAND FLASH. Funkce error correction umožňuje přechovávat instrukce mikrokontroléru nebo mikroprocesoru, pro něž je absolutní prioritou bezchybný přenos dat. Požadavkem je co možná nejrychlejší poskytnutí nevelkého množství dat, ale současně není nutná velká kapacita této paměti.

Externí paměť

Použití externí paměti, dokonce u největších mikrokontrolérů, je nutné v případě:

• obsluhy displejů TFT s vysokým rozlišením,
• přechovávání velkého počtu multimédií (grafik).   

Ještě lepším příkladem využití pamětí FLASH se zdá být systém založený na mikroprocesoru. Mikroprocesory nemají interní paměť programu a také se stává, že nemají interní paměť dat. V takových případech musejí být všechna data, která procesor zpracovává, uchovávána v externích pamětech.

Doplňkové možnosti

Předností NAND FLASH je velká rychlost čtení větších dávek dat. Paměti NAND FLASH používají paralelní rozhraní, jak i sériové – to umožňuje šetřit zdroje.  Avšak i při použití sériového rozhraní lze dosáhnout vysoké rychlosti přenosu dat. Děje se tak např. díky použití SPI s volbou práce v režimech Dual-SPI a QSPi. Propustnost sběrnice lze čtyřikrát znásobit při stejném pracovním kmitočtu. Znamená to, že při použití interfejsu QSPI je rychlost přenosu dat dokonce 480 Mbit/s při pracovním kmitočtu sběrnice 120 MHz.

Produkty GigaDevice

GigaDevice je třetím největším výrobcem pamětí SPI NOR Flash na světě. Dodává nejnovější technologická řešení v oblasti nevolatilních pamětí a mikrokontrolérů s jádrem ARM. Firma funguje od roku 2005 a její sídlo se nachází v Pekingu. Je vlastníkem přes 140 technologických patentů. Uvedla na trh první paměť typu SPI NAND FLASH v pouzdru WSON8.

Přednosti pamětí GigaDevice

Všechny paměti, které nabízí GigaDevice, komunikují prostřednictvím interfejsu SPI. Umožňuje to dosáhnout vysokých pracovních kmitočtů, tj. 80 MHz, 104 MHz a 120 MHz, což u rozhraní SPI reprezentuje příslušně 80, 104 a 120 Mb/s. Paměti z řady GD25LQ mohou pracovat s kmitočtem až 133 MHz.

Pro náročnější aplikace jsou paměti vybaveny interfejsy dual-SPI a quad-SPI (QSPI). Díky použití 2 (pro Dual-SPI) nebo 4 signálů GPIO (pro QSPI) místo jednosměrných vstupních a výstupních signálů  (MOSI oraz MISO) se základní propustnost zvětšila příslušně dvojnásobně a čtyřnásobně.

Tab. 1 Shrnutí všech řad  pamětí  FLASH z nabídky GigaDevice

Paměti SPI NOR FLASH

Nejdůležitější skupinu výrobků GigaDevice tvoří paměti NOR FLASH. Všechny paměti jsou dostupné v průmyslovém rozsahu teplot od -40 do 85 °C, což značně zvětšuje rozsah potenciálních aplikací. Mají široký výběr dostupných pouzder, počínaje od běžně používaných SOP8 a TSSOP8 po nejmenší USON8.
Stojí za připomenutí, že firma GigaDevice jako jedna z mála nabízí a vyvíjí paměti NOR FLASH.

Řada FLASH NOR

Paměti NOR FLASH GigaDevice tvoří 4 řady výrobků:

•  GD25LQ s pracovním napětím 1,8 V,
•  GD25Q od 2,7 V do 3,6 V;
•  GD25D rovněž pracující v rozsahu od 2,7 V do 3,6 V;
•  GD25VQ, jejichž pracovní rozsah je od 2,3 V do 3,6 V.

Řady GD25(L)Q a GD25VQ jsou dostupné v pouzdrech určených pro montáž BGA.

Paměti SPI NAND FLASH

Paměti se strukturou NAND z nabídky GigaDevice tvoří skupinu výrobků označenou jako GD5F. Nabízejí se v rozmezí od 2,7 do 3,6 V (určené pro logiku 3 V) a od 1,7 do 2 V (pro logiku 1,8 V). Všechny paměti pracují s kmitočtem 120 MHz a mohou komunikovat interfejsy SPI, dual-SPI a QSPI. Dostupné kapacity paměti jsou 1, 2 a 4 Gbity a všechny obvody mají pouzdro WSON8 s rozměry 6x8 mm.

Tab. 3 Paměti NAND FLASH z rodiny GD5F

Shrnutí

Dynamicky se rozvíjející trh mikroprocesorů generuje rostoucí potřebu pamětí typu NAND a NOR. O to víc, že v zařízeních (aplikacích) postavených s použitím mikrokontrolérů s interní pamětí dat a programu typu FLASH může vzniknout potřeba jejího rozšíření, zvláště v náročných aplikacích.

Vysoce kvalitní produkty firmy GigaDevice mají pevnou pozici na trhu. Jsou vybaveny nejnovější technologií, díky čemu mohou vyhovět nárokům i těch nejkomplexnějších aplikací. Oficiálním distributorem GigaDevice je firma Transfer Multisort Elektronik. TME má také kvalifikovaný tým inženýrů, který pomáhá při výběru vhodného řešení. Více informací naleznete na internetové stránce  www.tme.eu.