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[A. 新闻评论] [2012-24期]十三物什之十二:闪存 让移动成为可能 [复制链接]

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树叶
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楼主
发表于 2012-6-18 14:55:11 |只看该作者 |倒序浏览
    两个月以前,东芝公司展开了一场庆祝活动,庆祝NAND闪存发明25周年。今天的闪存已经成了许多电子设备不可缺少的一部分,它们让手机和其他智能设备变得更加固体化,也逐渐取代了软盘和光盘。

    发明EEPROM的舛冈富士雄
    发明EEPROM的舛冈富士雄

    固态存储
    固态存储
    用过CD或者MD随身听的人想来会有同感:只要走得快一些或者颠簸一点,音乐就会断断续续;而MP3播放器却从来没有过这种状况。MP3播放器里面没有活动部件,不受颠簸的影响——当然,电池里面有些黏黏乎乎的胶体材质,但是那也没什么大影响。对于存储器件来说,固体化带来的最主要的好处就是不用担心剧烈震动时对存储内容的损失。我们不能在硬盘工作时移动它,但是闪存就没有这种局限。

    实际上,今天的闪存,无论是NOR还是NAND,发明的时间都要再早一些。上世纪70年代末,英特尔的多夫·弗洛曼发明了可用紫外线擦除的可编程只读存储器EPROM,两年后,东芝的舛冈富士雄博士提出了闪存的设计思路,并且将设计发表在1984年的IEEE会议上,这就是EEPROM——即电可擦除可编程只读存储器——的起源。1987年,东芝首次提出了NAND的设想,1988年,英特尔领先推出了NOR的市场化产品,紧跟着的1989年,东芝的NAND产品也随之上市。

    今天我们说的闪存其实只是一个笼统的称呼,它们都是非易失随机访问存储器(NVRAM)的俗称,而从这个名字就可以看出,它的特点与内存相对:断电后数据不消失,可以作为外部存储器使用。NOR和NAND都属于EEPROM,在结构上这两者没什么区别,工作原理也差不多;不过NAND不支持随机访问,而只能以存储块为单位来寻址。现在NOR一般用于较小型的、要求可以以位为单位访问的存储,而NAND则适合更大型的存储系统,例如取代硬盘,或者让手机能够存放上千首歌曲。NAND的擦写速度比NOR要快得多,可擦写次数也多得多。今天的固态硬盘、手机和其他移动设备,都在采用闪存作为主要的存储器件,我们无法想象手机里要是有个微型硬盘会是什么样子。

    量子效应
    每个闪存存储单元都由四部分组成:源极、漏极、控制极和浮极,其间用绝缘层隔开。浮极上的电荷数量决定了当前存储单元的值:当加上正常电压时,浮极和控制极之间能导通,则认为值为“1”;如果不能导通,则认为值为“0”。

    通常状况下,浮极并不带电荷。在写入时,为漏极加电,让源极接地,将会让源极的电子流向漏极;与此同时为控制极加电,浮极将会吸引一些电子。当外加电压去除后,因为被绝缘层包围,所以浮极中的电子也不会丢失——甚至可以保存十年之久。而在擦除时,给源极加上较高电压,让控制极接地,浮极中的电子就会转移到源极去。

    这个过程十分有趣,因为它需要让电子穿过绝缘层,就像一辆轿车迎面撞向一堵厚厚的砖墙,然后完好无损地出现在墙的另一侧一样。在宏观世界中,这种景象只能在魔术中看到,但是微观世界的情况就有点不一样。

    微观粒子的行为,往往又像是粒子又像是波。这两种行为的叠加,让微观粒子能够做出一些看来不可思议的事情。量子隧穿效应就是其中之一。这种效应是说,粒子有机会穿过本来不应该能够穿过的地方,例如,电子在能量不够高的时候,也有可能穿过本来需要更高能量才能越过的绝缘层。

    这种现象是基于统计学的,也就是说它并不是一定穿过或者一定无法穿过,而是有一定的可能性会穿过;而多个粒子构成的宏观物体如果要穿过另一个宏观物体,就要求所有粒子同时隧穿——而这种概率小到可以忽略不计。这就是为什么单个电子能够越过绝缘层,欢快地从源极奔向浮极,而人或者汽车无法穿过墙壁;而这种效应也让我们能够在某个微小区域里固定电子,让它在断电的时候也不至于丢失。

    所以,只要我们有了够高的电压,控制好绝缘层的厚度和每个极的材质,就可以把电子限制在被绝缘层包裹着的浮极中。这是个天才的设想,但是在商业化的路途上,它却经历了不少磨难,直到上世纪90年代后期,才发展到让普通大众也可因此而受益的程度。

    下期预告:随身携带一个存储装置总是个好主意,因为你不知道什么时候会用上它。可惜,这个好主意出现得并不算早——在U盘发明时出生的孩子,现在也还没到参加高考的年龄呢。

功成名就

吃羊肉串一定要有肥肉

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树叶
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本科生(本友会)

沙发
发表于 2012-6-19 17:18:35 |只看该作者
Nippon!!!
主力:SONY VPCSE200C 15.5 I5 2450 5GB/SSD128GB+1TB/wifi/摄像头/1080P
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相机:D80+24-85+501.8D

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树叶
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板凳
发表于 2012-6-20 14:09:43 |只看该作者
最后的下期预告~挺好

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树叶
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地板
发表于 2012-7-4 16:32:43 |只看该作者
已有好多闪存了
头像被屏蔽

不准访问

树叶
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发表于 2012-7-10 17:30:51 |只看该作者
提示: 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽

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树叶
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发表于 2012-7-12 00:33:43 |只看该作者
嗯,有道理。
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感谢版主

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GMT+8, 2017-12-13 20:48

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