Різне

Типи та технології напівпровідникової пам'яті

Типи та технології напівпровідникової пам'яті


Напівпровідникова пам’ять використовується в будь-якій електронній збірці, яка використовує комп’ютерні технології обробки. Напівпровідникова пам’ять - це основний електронний компонент, необхідний для будь-якої комп’ютерної збірки друкованих плат.

На додаток до цього, карти пам'яті стали звичними предметами для тимчасового зберігання даних - все - від портативних карт флеш-пам'яті, що використовуються для передачі файлів, до напівпровідникових карт пам'яті, що використовуються в камерах, мобільних телефонах тощо.

Використання напівпровідникової пам'яті зросло, і розмір цих карт пам'яті збільшився, оскільки необхідна більша кількість обсягу пам’яті.

Для задоволення зростаючих потреб у напівпровідниковій пам’яті використовується безліч типів та технологій. У міру зростання попиту впроваджуються нові технології пам'яті та надалі розвиваються існуючі типи та технології.

Доступні різноманітні технології пам'яті - кожна з них підходить для різних додатків. Доступні такі назви, як ROM, RAM, EPROM, EEPROM, флеш-пам'ять, DRAM, SRAM, SDRAM, а також F-RAM і MRAM, а також нові типи розробляються для підвищення продуктивності.

Такі терміни, як DDR3, DDR4, DDR5 та багато інших, зустрічаються, і вони стосуються різних типів напівпровідникової пам'яті SDRAM.

На додаток до цього напівпровідникові пристрої доступні у багатьох формах - ІС для складання друкованої плати, карти пам'яті USB, карти Compact Flash, карти пам'яті SD і навіть твердотільні жорсткі диски. Напівпровідникова пам'ять навіть вбудована в багато мікропроцесорних мікросхем як вбудована пам'ять.

Напівпровідникова пам’ять: основні типи

Існує два основних типи або категорії, які можна використовувати для напівпровідникової технології. Ці типи або категорії пам'яті диференціюють пам’ять за способом її роботи:

  • ОЗУ - Оперативна пам’ять: Як випливає з назв, оперативна пам'ять або оперативна пам'ять є формою напівпровідникової технології пам'яті, яка використовується для зчитування та запису даних у будь-якому порядку - іншими словами, як це потрібно процесору. Він використовується для таких додатків, як пам'ять комп'ютера або процесора, де змінні та інше зберігаються і вимагаються випадково. Дані зберігаються та читаються багато разів у пам’яті цього типу та з неї.

    Оперативна пам’ять у величезних кількостях використовується в комп’ютерних програмах, оскільки обчислювальні та обробні технології поточного дня потребують великої кількості пам’яті, щоб вони могли обробляти голодні програми, що використовуються сьогодні. Багато типів оперативної пам'яті, включаючи SDRAM з DDR3, DDR4 та найближчими варіантами DDR5, використовуються у величезних кількостях.

  • ПЗУ - пам'ять лише для читання: ПЗУ - це форма технології напівпровідникової пам'яті, що використовується, коли дані записуються один раз, а потім не змінюються. З огляду на це він використовується там, де дані потрібно зберігати постійно, навіть коли відключено живлення - багато технологій пам'яті втрачають дані після відключення живлення.

    Як результат, цей тип напівпровідникової технології пам’яті широко використовується для зберігання програм і даних, які повинні вижити при відключенні комп’ютера або процесора. Наприклад, BIOS комп'ютера буде зберігатися в ПЗУ. Як випливає з назви, дані не можуть бути легко записані на ПЗУ. Залежно від технології, що використовується в ПЗУ, для запису даних у ПЗУ спочатку може знадобитися спеціальне обладнання. Незважаючи на те, що часто можна змінити дані, для цього посилення потрібне спеціальне обладнання для стирання даних, готових для запису нових даних.

Як видно, ці два типи пам'яті дуже різні, і в результаті вони використовуються дуже різними способами.

Кожна з описаних нижче технологій напівпровідникової пам'яті належить до одного з цих двох типів категорії. кожна технологія пропонує свої переваги і використовується певним чином або для певного застосування.

Технології напівпровідникової пам'яті

Доступна велика різноманітність типів ПЗУ та оперативної пам’яті. Часто загальна назва технології пам'яті включає ініціали ОЗУ або ПЗУ, і це дає вказівку щодо загального типу формату пам'яті.

По мірі того, як технологія рухається вперед, не лише усталені технології рухаються вперед за допомогою технології SDRAM, переходячи від DDR3 до DDR4, а потім до DDR5, але флеш-пам’ять, що використовується на картах пам'яті, також розвивається, як і інші технології.

На додаток до цього на сцену з’являються нові технології пам'яті, які починають впливати на ринок, дозволяючи процесорним схемам працювати ефективніше.

Нижче докладно описано різні типи пам'яті або технології пам'яті:

  • ДРАМ: Динамічна оперативна пам'ять - це форма оперативної пам'яті. DRAM використовує конденсатор для зберігання кожного біта даних, і рівень заряду на кожному конденсаторі визначає, чи є цей біт логічним 1 або 0.

    Однак ці конденсатори не тримають заряд необмежено довго, і тому дані потрібно періодично оновлювати. В результаті цього динамічного оновлення воно набуває назви динамічної оперативної пам'яті. DRAM - це форма напівпровідникової пам'яті, яка часто використовується в обладнанні, включаючи персональні комп'ютери та робочі станції, де вона утворює основну оперативну пам'ять для комп'ютера. Напівпровідникові пристрої, як правило, доступні у вигляді інтегральних схем для використання у збірці друкованих плат у вигляді пристроїв для поверхневого монтажу або рідше зараз у вигляді свинцевих компонентів.


  • EEPROM: Це програмована для читання пам’ять з електричним стиранням. Дані можна записати на ці напівпровідникові прилади, і їх можна стерти за допомогою електричної напруги. Зазвичай це застосовується до стирального штифта на мікросхемі. Як і інші типи PROM, EEPROM зберігає вміст пам'яті, навіть коли живлення вимкнено. Як і інші типи ПЗУ, EEPROM не такий швидкий, як оперативна пам'ять.

  • EPROM: Це стирається програмована пам’ять лише для читання. Ці напівпровідникові прилади можна програмувати, а потім стирати пізніше. Зазвичай це досягається піддаванням самого напівпровідникового приладу впливу ультрафіолету. Щоб це могло статися, в упаковці EPROM є кругле вікно, щоб світло могло досягати кремнію пристрою. Коли використовується PROM, це вікно, як правило, закрите ярликом, особливо коли дані, можливо, доведеться зберігати протягом тривалого періоду.

    PROM зберігає свої дані як заряд на конденсаторі. Для кожної комірки є конденсатор накопичувача заряду, який за необхідності можна читати неодноразово. Однак виявляється, що через багато років заряд може витікати, а дані можуть бути втрачені.

    Тим не менше, цей тип напівпровідникової пам'яті раніше широко використовувався в додатках, де потрібна форма ПЗУ, але де дані потрібно було періодично міняти, як у середовищі розробки, або там, де їх кількість була низькою.

  • Флеш-пам'ять: Флеш-пам’ять можна розглядати як розвиток технології EEPROM. Дані можуть бути записані на нього, і їх можна стерти, хоча лише блоками, але дані можна читати на індивідуальній комірці.

    Для стирання та перепрограмування областей мікросхеми використовуються програмні напруги на рівнях, доступних в електронному обладнанні. Він також нелеткий, і це робить його особливо корисним. В результаті флеш-пам'ять широко використовується в багатьох додатках, включаючи флешки пам'яті USB, компактні карти пам'яті Flash, карти пам'яті SD, а також твердотільні жорсткі диски для комп'ютерів та багатьох інших додатків.


  • F-RAM: Сегнетоелектрична оперативна пам'ять - це технологія оперативної пам'яті, яка має багато схожості зі стандартною технологією DRAM. Основна відмінність полягає в тому, що він включає сегнетоелектричний шар замість більш звичного діелектричного шару, і це забезпечує його енергонезалежну здатність. Оскільки F-RAM пропонує енергонезалежні можливості, він є прямим конкурентом Flash.

  • MRAM: Це магніторезистивна оперативна пам’ять або магнітна оперативна пам’ять. Це енергонезалежна технологія оперативної пам'яті, яка використовує магнітні заряди для зберігання даних замість електричних.

    На відміну від технологій, включаючи DRAM, які вимагають постійного потоку електроенергії для підтримки цілісності даних, MRAM зберігає дані, навіть коли живлення відключено. Додатковою перевагою є те, що для активної роботи потрібно лише низька потужність. В результаті ця технологія могла б стати головним гравцем в електронній галузі, коли вже розроблені виробничі процеси, що дозволяють її виробляти.


  • P-RAM / PCM: Цей тип напівпровідникової пам’яті відомий як пам’ять довільного доступу із зміною фази, P-RAM або просто пам’ять фазової зміни, PCM. Він базується на явищі, коли форма халькогенідного скла змінюється станом або фазою між аморфним станом (висока стійкість) та полікристалічним станом (низька стійкість). Можна виявити стан окремої комірки і, отже, використовувати це для зберігання даних. В даний час цей тип пам'яті не широко комерціалізований, але, як очікується, він буде конкурентом для флеш-пам'яті.
  • ВИПУСКНИЙ БАЛ: Це розшифровується як Програмована пам'ять лише для читання. Це напівпровідникова пам’ять, в яку можуть бути записані дані лише один раз - дані, записані в неї, є постійними. Ці спогади купуються у порожньому форматі, і вони програмуються за допомогою спеціального програматора PROM.

    Зазвичай PROM буде складатися з масиву плавких зв'язків, деякі з яких "продуваються" під час процесу програмування для забезпечення необхідного шаблону даних.

  • SDRAM: Синхронний DRAM. Ця форма напівпровідникової пам'яті може працювати на більш високих швидкостях, ніж звичайна DRAM. Він синхронізований з тактовою частотою процесора і здатний тримати два набори адрес пам'яті відкритими одночасно. Передаючи дані по черзі з одного набору адрес, а потім іншого, SDRAM зменшує затримки, пов’язані з несинхронною оперативною пам’яттю, яка повинна закрити один банк адрес перед відкриттям наступного.

    У межах сімейства SDRAM існує кілька типів технологій пам'яті, які можна побачити. На них позначаються літери DDR - Подвійна швидкість передачі даних. В даний час DDR4 є новітньою технологією, але незабаром за нею піде DDR5, яка запропонує суттєві покращення продуктивності.


  • SRAM: Статична оперативна пам'ять. Ця форма напівпровідникової пам'яті отримала свою назву завдяки тому, що, на відміну від DRAM, дані не потребують динамічного оновлення.

    Ці напівпровідникові пристрої здатні підтримувати швидший час читання та запису, ніж DRAM (зазвичай 10 нс проти 60 нс для DRAM), а крім того, час його циклу набагато коротший, оскільки йому не потрібно робити паузи між доступами. Однак вони споживають більше енергії, вони менш щільні та дорожчі за DRAM. В результаті цього SRAM зазвичай використовується для кешування, тоді як DRAM використовується як основна напівпровідникова технологія пам'яті.


Технологія напівпровідникової пам'яті розвивається швидко, щоб задовольнити постійно зростаючі потреби електронної промисловості. Не тільки розробляються самі існуючі технології, але й значні обсяги досліджень вкладаються в нові типи напівпровідникових технологій пам'яті.

Що стосується технологій пам'яті, що використовуються в даний час, версії SDRAM, такі як DDR4, розробляються далі, щоб забезпечити DDR5, що запропонує значне покращення продуктивності. З часом DDR5 буде розроблено для забезпечення наступного покоління SDRAM.

Інші форми пам'яті можна побачити вдома у вигляді USB-накопичувачів, Compact Flash, CF-карт або SD-карт пам'яті для камер та інших програм, а також твердотільних жорстких дисків для комп'ютерів.

Напівпровідникові пристрої доступні в широкому діапазоні форматів, щоб задовольнити різні збори друкованої плати та інші потреби.


Перегляньте відео: Какие карты памяти лучше? (Може 2021).