快閃記憶體

快閃記憶體

快閃記憶體（Flash Memory）是一種非易失性存儲技術，即使斷電也能保留數據。它廣泛應用於USB隨身碟、記憶卡、固態硬碟（SSD）及各種嵌入式設備中。快閃記憶體的優勢在於體積小、速度快、功耗低且抗震性強，因此成為現代電子設備的重要存儲媒介。

快閃記憶體由日本東芝公司的工程師舛岡富士雄（Fujio Masuoka）於1980年發明，並在1984年的國際電子器件會議（IEDM）上首次公開。1988年，英特爾公司推出第一款商業化的快閃記憶體芯片。隨著技術的進步，快閃記憶體的容量不斷提升，成本逐漸降低，成為主流存儲技術之一。

快閃記憶體基於浮柵晶體管（Floating Gate Transistor）技術，通過控制電子的流動來存儲數據。其工作過程包括：

• 寫入（編程）：向浮柵注入電子，改變晶體管的閾值電壓，表示數據“0”。

• 擦除：移除浮柵中的電子，恢復晶體管的初始狀態，表示數據“1”。

• 讀取：檢測晶體管的閾值電壓，判斷存儲的數據是“0”還是“1”。

由於擦除操作需要較高電壓，快閃記憶體通常以“塊”（Block）為單位進行擦除，而非單個字節。

根據存儲單元的架構，快閃記憶體可分為兩大類：

4.1 NOR型快閃記憶體

• 特點：支持隨機存取，讀取速度快，但寫入和擦除速度較慢。

• 應用：主要用於存儲程序代碼，如BIOS、嵌入式系統的韌體等。

4.2 NAND型快閃記憶體

• 特點：寫入和擦除速度快，容量大，成本低，但不支持隨機存取。

• 應用：廣泛用於大容量存儲設備，如SSD、USB隨身碟、記憶卡等。

5.1 優點

• 非易失性：斷電後數據不會丟失。

• 低功耗：相比傳統硬碟，能耗更低。

• 抗震性強：無機械結構，適合移動設備。

• 體積小：便於集成到各種電子設備中。

5.2 缺點

• 寫入次數有限：每個存儲單元有擦寫壽命（通常為數千至數十萬次）。

• 寫入速度較慢：尤其是小文件隨機寫入時性能下降。

• 需要均衡磨損：需通過算法分散寫入操作，延長使用壽命。

快閃記憶體技術已廣泛應用於多個領域，包括：

• 消費電子：智慧手機、平板電腦、數位相機等。

• 計算機存儲：固態硬碟（SSD）、USB隨身碟。

• 嵌入式系統：路由器、物聯網設備、汽車電子。

• 工業與醫療：數據記錄儀、醫療影像存儲設備。

隨著技術的進步，快閃記憶體正向更高容量、更快速度和更低成本的方向發展，例如：

• 3D NAND技術：通過堆疊多層存儲單元，提高存儲密度。

• QLC（四層單元）快閃記憶體：每個單元存儲4位數據，進一步降低成本。

• 新型非易失性存儲技術：如MRAM、ReRAM等，可能與快閃記憶體形成互補。

快閃記憶體技術的持續創新，將進一步推動數位存儲行業的發展。