Mitmesugust

Pooljuhtmälu tüübid ja tehnoloogiad

Pooljuhtmälu tüübid ja tehnoloogiad


Pooljuhtmälu kasutatakse igas elektroonikasõlmes, mis kasutab arvutitöötlustehnoloogiat. Pooljuhtmälu on oluline elektrooniline komponent, mida on vaja mis tahes arvutipõhise trükkplaadi montaaži jaoks.

Lisaks on mälukaardid muutunud tavapäraseks andmete ajutiseks salvestamiseks - alates failide edastamiseks kasutatavatest kaasaskantavatest välkmälukaartidest kuni kaamerates, mobiiltelefonides kasutatavate pooljuhtmälukaartideni.

Pooljuhtmälu kasutamine on kasvanud ja nende mälukaartide suurus on suurenenud, kuna on vaja vajadust suuremate ja suuremate mälumahtude järele.

Pooljuhtmälu kasvavate vajaduste rahuldamiseks kasutatakse palju tüüpe ja tehnoloogiaid. Nõudluse kasvades võetakse kasutusele uusi mälutehnoloogiaid ning arendatakse edasi olemasolevaid tüüpe ja tehnoloogiaid.

Saadaval on palju erinevaid mälutehnoloogiaid - igaüks neist sobib erinevatele rakendustele. Saadaval on sellised nimed nagu ROM, RAM, EPROM, EEPROM, Flash-mälu, DRAM, SRAM, SDRAM, samuti F-RAM ja MRAM. parema jõudluse võimaldamiseks töötatakse välja tüüpe.

Nähakse selliseid termineid nagu DDR3, DDR4, DDR5 ja palju muud ning need viitavad SDRAM-tüüpi pooljuhtmälu erinevatele tüüpidele.

Lisaks sellele on pooljuhtseadmed saadaval mitmel kujul - trükkplaadi kokkupanekuks mõeldud IC-d, USB-mälukaardid, Compact Flash-kaardid, SD-mälukaardid ja isegi tahkis-kõvakettad. Pooljuhi mälu on isegi integreeritud paljudesse mikroprotsessorite kiipidesse kui pardamälu.

Pooljuhtmälu: peamised tüübid

Pooljuhttehnoloogias saab kasutada kahte peamist tüüpi või kategooriat. Need mälutüübid või -kategooriad eristavad mälu selle toimimisviisist:

  • RAM - muutmälu: Nagu nimedest järeldada võib, on RAM ehk vabamälu pooljuhtmälu tehnoloogia vorm, mida kasutatakse andmete lugemiseks ja kirjutamiseks mis tahes järjekorras - teisisõnu, nagu protsessor seda nõuab. Seda kasutatakse selliste rakenduste jaoks nagu arvuti või protsessori mälu, kus muutujad ja muud salvestatakse ning on vajalikud juhuslikult. Andmeid salvestatakse ja loetakse seda tüüpi mällu ja sealt mitu korda.

    Pöördmälu kasutatakse arvutirakendustes tohututes kogustes, kuna tänapäevane arvutus- ja töötlemistehnoloogia nõuab suures koguses mälu, et võimaldada neil tänapäeval kasutatavaid mälunäljasid rakendusi kasutada. Paljud RAM-i tüübid, sealhulgas SDRAM koos selle DDR3, DDR4 ja peagi ka DDR5 variantidega, kasutatakse tohututes kogustes.

  • ROM - kirjutuskaitstud mälu: ROM on pooljuhtmälu tehnoloogia vorm, mida kasutatakse juhul, kui andmed kirjutatakse üks kord ja seejärel neid ei muudeta. Seda silmas pidades kasutatakse seda seal, kus andmeid tuleb alaliselt säilitada, isegi kui toide on eemaldatud - paljud mälutehnoloogiad kaotavad andmed pärast toite eemaldamist.

    Seetõttu kasutatakse seda tüüpi pooljuhtmälu tehnoloogiat laialdaselt selliste programmide ja andmete salvestamiseks, mis peavad arvuti või protsessori väljalülitamisel ellu jääma. Näiteks arvuti BIOS salvestatakse ROM-i. Nagu nimigi ütleb, ei saa andmeid ROM-ile lihtsalt kirjutada. Sõltuvalt ROM-is kasutatavast tehnoloogiast võib andmete kirjutamine ROM-i esialgu vajada spetsiaalset riistvara. Kuigi andmeid on sageli võimalik muuta, nõuab see võimendus spetsiaalset riistvara andmete kustutamiseks, mis on valmis uute andmete kirjutamiseks.

Nagu näha, on need kaks mälutüüpi väga erinevad ja seetõttu kasutatakse neid väga erinevalt.

Kõik allpool toodud pooljuhtmälu tehnoloogiad kuuluvad ühte nendest kahest kategooriatüübist. iga tehnoloogia pakub oma eeliseid ja seda kasutatakse kindlal viisil või konkreetse rakenduse jaoks.

Pooljuhtmälu tehnoloogiad

Saadaval on palju erinevaid ROM-i ja RAM-i tüüpe. Sageli sisaldab mälutehnoloogia üldnimi initsiaalid RAM või ROM ja see annab ülevaate mälu üldise vormingu tüübist.

Kuna tehnoloogia liigub kiiresti, liiguvad SDRAM-tehnoloogiaga edasi arenenud tehnoloogiad mitte ainult DDR3-lt DDR4-le ja seejärel DDR5-le, vaid areneb ka mälukaartides kasutatav välkmälu, nagu ka teised tehnoloogiad.

Lisaks sellele on areenile jõudmas uued mälutehnoloogiad ja need hakkavad turul mõju avaldama, võimaldades protsessori ahelatel tõhusamalt toimida.

Erinevaid mälutüüpe või mälutehnoloogiaid kirjeldatakse allpool:

  • DRAM: Dünaamiline RAM on vabamälu vorm. DRAM kasutab iga andmebiti salvestamiseks kondensaatorit ja iga kondensaatori laetuse tase määrab, kas see bitt on loogiline 1 või 0.

    Kuid need kondensaatorid ei hoia oma laengut lõpmatuseni ja seetõttu tuleb andmeid perioodiliselt värskendada. Selle dünaamilise värskenduse tulemusena saab see oma nime dünaamiliseks RAM-iks. DRAM on pooljuhtmälu, mida kasutatakse sageli seadmetes, sealhulgas personaalarvutites ja tööjaamades, kus see moodustab arvuti peamise RAM-i. Pooljuhtseadised on tavaliselt saadaval integreeritud vooluahelatena, mida kasutatakse PCB monteerimisel pinnale paigaldatavate seadmete kujul või harvemini pliiga komponentidena.


  • EEPROM: See on elektriliselt kustutatav programmeeritav kirjutuskaitstud mälu. Andmeid saab nendesse pooljuhtseadmetesse kirjutada ja neid saab elektrilise pinge abil kustutada. Seda rakendatakse tavaliselt kiibil olevale kustutusnõelale. Nagu muud tüüpi PROM, säilitab EEPROM ka siis, kui toide on välja lülitatud, mälu sisu. Nagu ka muud tüüpi ROMid, ei ole EEPROM sama kiire kui RAM.

  • EPROM: See on kustutatav programmeeritav kirjutuskaitstud mälu. Neid pooljuhtseadmeid saab programmeerida ja seejärel hiljem kustutada. Tavaliselt saavutatakse see pooljuhtseadise enda ultraviolettvalguse kätte saamisega. Selle võimaldamiseks on EPROM-i pakendis ümmargune aken, mis võimaldab valgusel jõuda seadme räni. Kui PROM on kasutusel, on see aken tavaliselt siltidega kaetud, eriti kui andmeid võib vaja minna pikema aja jooksul.

    PROM salvestab oma andmed kondensaatorile laenguna. Iga elemendi jaoks on olemas laadimiskondensaator ja seda saab vajaduse korral korduvalt lugeda. Siiski leitakse, et paljude aastate pärast võib laadimine lekkida ja andmed võivad kaduma minna.

    Sellegipoolest kasutati seda tüüpi pooljuhtmälu laialdaselt rakendustes, kus nõuti ROM-i vormi, kuid kus andmeid oli vaja perioodiliselt muuta, näiteks arenduskeskkonnas või kui kogused olid väikesed.

  • Välkmälu: Välkmälu võib pidada EEPROM-tehnoloogia arenguks. Andmeid saab sinna kirjutada ja neid saab kustutada, ehkki ainult plokkidena, kuid andmeid saab lugeda eraldi lahtrite kaupa.

    Kiibi alade kustutamiseks ja ümberprogrammeerimiseks kasutatakse programmeerimispinge taset, mis on saadaval elektroonikaseadmetes. Samuti on see mittelenduv ja see muudab selle eriti kasulikuks. Selle tulemusena kasutatakse välkmälu laialdaselt paljudes rakendustes, sealhulgas USB-mälupulgad, kompaktsed välkmälukaardid, SD-mälukaardid ning nüüd ka arvutite ja paljude muude rakenduste tahkis-kõvakettad.


  • F-RAM: Ferroelektriline RAM on juhusliku juurdepääsuga mälutehnoloogia, millel on palju sarnasusi tavalise DRAM-tehnoloogiaga. Peamine erinevus seisneb selles, et see sisaldab tavalisema dielektrilise kihi asemel ferroelektrilist kihti ja see tagab selle mittelenduva võime. Kuna see pakub püsimatut võimekust, on F-RAM Flashile otsene konkurent.

  • MRAM: See on magnetotakistuslik ehk magnetmälu. See on püsimälu RAM-tehnoloogia, mis kasutab andmete laadimiseks elektrilaengute asemel magnetlaenguid.

    Erinevalt DRAM-i tehnoloogiatest, mis nõuavad andmete terviklikkuse säilitamiseks pidevat elektrivoogu, säilitab MRAM andmeid ka siis, kui toide on eemaldatud. Täiendav eelis on see, et see nõuab aktiivseks tööks ainult väikest võimsust. Selle tulemusena võib see tehnoloogia saada elektroonikatööstuses peamiseks mängijaks nüüd, kui selle tootmiseks on välja töötatud tootmisprotsessid.


  • P-RAM / PCM: Seda tüüpi pooljuhtmälu tuntakse kui faasivahetuse muutmälu, P-RAM või lihtsalt faasivahetusmälu, PCM. See põhineb nähtusel, kus kalkogeniidklaasi muutuste vorm on olek või faas amorfse oleku (kõrge takistus) ja polükristallilise oleku (madal takistus) vahel. Üksiku lahtri olekut on võimalik tuvastada ja kasutada seda andmete salvestamiseks. Praegu pole seda tüüpi mälu laialt levinud, kuid eeldatavasti on see välkmälu konkurent.
  • PROM: See tähendab programmeeritavat kirjutuskaitstud mälu. See on pooljuhtmälu, kuhu saab andmeid kirjutada ainult üks kord - sinna kirjutatud andmed on püsivad. Need mälud ostetakse tühjas vormingus ja need programmeeritakse spetsiaalse programmeerija PROM abil.

    Tavaliselt koosneb PROM sulamite linkide hulgast, millest mõned "puhutakse" programmeerimisprotsessi käigus, et pakkuda vajalikku andmemustrit.

  • SDRAM: Sünkroonne DRAM. See pooljuhtmälu vorm võib töötada kiiremini kui tavaline DRAM. See on sünkroniseeritud protsessori kellaga ja on võimeline hoidma korraga avatud kahte mäluaadresside komplekti. Andmete vaheldumisi ühelt aadressikomplektilt ja seejärel teiselt teisaldades vähendab SDRAM mittesünkroonse RAM-iga seotud viivitusi, mis peavad enne järgmise avamist sulgema ühe aadressipanga.

    SDRAM-i perekonnas on mitut tüüpi mälutehnoloogiaid, mida nähakse. Neile viidatakse tähtedega DDR - Double Data Rate. DDR4 on praegu uusim tehnoloogia, kuid sellele järgneb peagi ka DDR5, mis pakub jõudluses märkimisväärseid parandusi.


  • SRAM: Staatiline muutmälu. See pooljuhtmälu vorm on oma nime saanud sellest, et erinevalt DRAM-ist ei pea andmeid dünaamiliselt värskendama.

    Need pooljuhtseadised on võimelised toetama kiiremaid lugemis- ja kirjutamisaegu kui DRAM (tavaliselt 10 ns ja DRAM-i puhul 60 ns) ning lisaks on selle tsükliaeg palju lühem, kuna see ei pea juurdepääsude vahel pausi tegema. Kuid nad tarbivad rohkem energiat, on need vähem tihedad ja kallimad kui DRAM. Selle tulemusel kasutatakse SRAM-i tavaliselt vahemälude jaoks, samas kui DRAM-i kasutatakse peamise pooljuhtmälu tehnoloogiana.


Pooljuhtmälu tehnoloogia areneb kiiresti, et rahuldada elektroonikatööstuse üha kasvavaid vajadusi. Mitte ainult ei arendata olemasolevaid tehnoloogiaid, vaid investeeritakse märkimisväärselt palju uut tüüpi pooljuhtmälu tehnoloogiatesse.

Praegu kasutatavate mälutehnoloogiate osas arendatakse SDRAM-i versioone nagu DDR4 edasi, et pakkuda DDR5-d, mis pakub märkimisväärseid jõudluse parandusi. Aja jooksul töötatakse DDR5 välja järgmise põlvkonna SDRAM-i pakkumiseks.

Kodus leidub muud tüüpi mälu USB-mälupulkade, Compact Flashi, CF-kaartide või SD-mälukaartide kujul kaamerate ja muude rakenduste jaoks, samuti tahkis-kõvakettadena arvutitele.

Pooljuhtseadmed on saadaval mitmesugustes formaatides, et rahuldada erinevaid trükkplaatide komplekteerimise ja muid vajadusi.


Vaata videot: RAP NEWS. War on Journalism - feat. Julian Assange (September 2021).