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非易失性存储器 编辑

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非易失性存储器

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非易失性存储器是一种计算机存储器,即使在断电后也能保留存储的信息。相比之下,易失性存储器需要持续供电才能保留数据

非易失性存储器通常是指存储在半导体存储芯片中,将数据存储在由浮栅MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)组成的浮栅存储单元中,包括闪存存储,例如NAND闪存和固态-状态驱动器(SSD)。

非易失性存储器的其他示例包括只读存储器(ROM)、EPROM(可擦除可编程ROM)和EEPROM(电可擦除可编程ROM)、铁电RAM、大多数类型的计算机数据存储设备(例如磁盘存储器、硬盘驱动器、光盘、软盘和磁带),以及早期的计算机存储方法,如穿孔带和卡片。

概述

非易失性存储器通常用于二级存储或长期持久存储的任务。当今最广泛使用的主存储形式是一种易失性形式的随机存取存储器(RAM),这意味着当计算机关闭时,RAM中包含的任何内容都会丢失。然而,大多数形式的非易失性存储器都有局限性,使其不适合用作主存储器。通常,与易失性随机存取存储器相比,非易失性存储器成本更高、性能更低或寿命有限。

非易失性数据存储可分为电寻址系统(只读存储器)和机械寻址系统(硬盘、光盘、磁带、全息存储器等)。一般来说,电寻址系统价格昂贵,容量有限,但速度快,而机械寻址系统每比特成本较低,但速度较慢。

电气寻址

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电寻址半导体非易失性存储器可根据其写入机制进行分类。MaskROM只能在工厂编程,通常用于制造后不需要更新的大容量产品。可编程只读存储器在制造后可以更改,但需要特殊编程器,并且通常无法在目标系统中进行编程。编程是xxx性的,进一步的更改需要更换设备。数据是通过物理更改(烧录)设备中的存储位置来存储的。

以读取为主的设备

一个EPROM是可擦写光盘,可以多次改变。但是,将新数据写入EPROM需要特殊的编程器电路。EPROM有一个石英窗口,可以用紫外光擦除它们,但整个设备会一次性清除。甲一次性可编程(OTP)装置可以使用没有该石英窗口的EPROM芯片中实现;这制造成本较低。电可擦除可编程只读存储器EEPROM使用电压擦除存储器。这些可擦除存储设备需要大量时间来擦除数据和写入新数据;它们通常不被配置为由目标系统的处理器进行编程。数据通过使用浮栅晶体管存储这需要特殊的工作电压来捕获或释放绝缘控制栅极上的电荷以存储信息。

闪存

闪存是一种固态芯片,无需任何外部电源即可保持存储的数据。它与EEPROM是近亲;不同之处在于擦除操作必须以块为单位进行,并且容量远大于EEPROM的容量。闪存设备使用两种不同的技术——NOR和NAND——来映射数据。NORflash提供高速随机存取,在特定内存位置读写数据;它可以检索到一个字节。NAND闪存以高速顺序读取和写入,以块为单位处理数据,但与NOR相比,读取速度较慢。NAND闪存读取速度快于写入速度,可快速传输整页数据。NAND技术在高密度下比NOR闪存便宜,可为相同尺寸的硅提供更高的容量。

铁电RAM(F-RAM)

铁电RAM(FeRAM、F-RAM或FRAM)是一种结构类似于DRAM的随机存取存储器,均使用电容器和晶体管,但不是使用简单的介电层电容器,F-RAM单元包含一个薄锆钛酸铅铁电薄膜[Pb(Zr,Ti)O3],通常称为PZT。PZT中的Zr/Ti原子在电场中改变极性,从而产生二元开关。由于PZT晶体保持极性,当电源关闭或中断时,F-RAM会保留其数据存储器。

由于这种晶体结构及其影响方式,F-RAM提供了与其他非易失性存储器选项不同的特性,包括极高但不是无限的耐久性(超过10163.3V设备的读/写周期)、超低功耗(因为F-RAM不像其他非易失性存储器那样需要电荷泵)、单周期写入速度和伽马辐射耐受性。

非易失性存储器

磁阻RAM(MRAM)

磁阻RAM将数据存储在称为磁隧道结(MTJ)的磁存储元件中。xxx代MRAM,例如EverspinTechnologies的4Mbit,利用了场致写入。第二代主要通过两种方法开发:CrocusTechnology正在开发的热辅助开关(TAS)和Crocus、Hynix、IBM和其他几家公司正在开发的自旋转移扭矩(STT)。

相变存储器(PCM)

相变存储器将数据存储在硫属化物玻璃中,通过加热和冷却玻璃来实现非晶态和晶态之间的可逆相变。的结晶状态具有低电阻和非晶相具有高的电阻,这允许电流被切换ON和OFF来表示数字“1”和“0”的状态。

FeFET存储器

FeFET存储器使用带有铁电材料的晶体管来xxx保持状态。


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词条目录
  1. 非易失性存储器
  2. 概述
  3. 电气寻址
  4. 以读取为主的设备
  5. 闪存
  6. 铁电RAM(F-RAM)
  7. 磁阻RAM(MRAM)
  8. 相变存储器(PCM)
  9. FeFET存储器

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