FLASH BELLEK NASIL ÇALIŞIR?

Flash bellekler kısa bir süre içerisinde büyük bir gelişim göstererek, insanların yanlarında taşıdığı günlük cihazlar arasında yerini aldı. Hiç şüphesiz bu gelişimin en büyük nedeni kolay kullanım ve taşınabilirlik olmuştur. Flash bellekler sadece taşınabilir usb depolama aygıtı olarak değil dijital kamera, cep telefonu, oyun konsolu gibi cihazlarda da kullanılmaktadır. Flash bellekler standart hafıza aygıtı olarak bilinen hard disk mantığından çok farklı çalışır. Bu özellikleriyle “katı halli depolama cihazı (solid state storage device)” olarak anılırlar. Çünkü içlerinde herhangi bir hareketli mekanik parça barındırmazlar ve çalışma şekilleri tamamen elektroniktir.

Flash belleklere örnek vermek gerekirse;

Bilgisayarlardaki BIOS çipleri
Compact Flash kartları(çoğunlukla dijital kameralarda bulunur)
Smart Media ve microSD bellekler(çoğunlukla cep telefonu ve dijital kameralarda kullanılır)
Memory Stick bellekler(çoğunlukla dijital kameralarda bulunur)
PCMCIA hafıza kartları(çoğunlukla dizüstü bilgisayarlarda SSD yani katı halli diskler olarak kullanılırlar)
Oyun konsollarında kullanılan hafıza kartları

Nasıl Çalışır?

Flash bellekler EEPROM çiplerin bir çeşididir. Aşağıda veri iletimi ve depolamanın nasıl yapıldığını şematik olarak görmektesiniz:

Mor renkli kutu olarak görülmekte olanlar kontrol ve kayar nokta mekanizmalarını içeren transistörlerdir. Bu iki transistör ince bir oksit tabakasıyla birbirinden ayrılmıştır. Kayar nokta kapısı (floating gate) sadece kontrol kapısından (control gate) geçen kelime çizgisine (wordline) bağlıdır. Bu bağlantı aşamasında hücre 1 değerini alır, bunu 0 yapabilmek için Fowler-Nordheim Tunneling adı verilen işlem basamağının gerçekleşmesi gerekir.

Tunneling işlemi, elektronların kayar nokta kapısındaki hareketini tanımlar. Yaklaşık 10 ile 13 volt arasında gelen elektrik akımı, yüküyle beraber bit hattından(bitline) gelir ve kayar nokta kapısından girerek önce sürekli akım kanalına (drain) daha sonra da kaynak kanalına (source) geçerek topraklanır.

Bu yüklenme kayar nokta kapısı transistörünün bir elektron tabancası gibi hareket etmesine neden olur. Uyarılmış bu elektronlar ince oksit tabakasının diğer tarafına itilir ve negatif yüklenirler. Bu negatif yüklü elektronlar kontrol ve kayar nokta kapıları arasında bir bariyer vazifesi görürler. Hücre sensörü isimli özel bir yorumlayıcı bölüm bulunur. Bu bölüm sayesinde kayar nokta kapısından geçen yük miktarı izlenir. Eğer bu kapıdan yükün %50′sinden fazlası geçiyorsa bunun değeri 1′dir. Eğer yük miktarı %50′nin altında kalıyorsa da değeri 0 olarak tanımlanır.

Flash bellek çiplerinin içinde yer alan hücrelerdeki elektronlarlar normale dönüp 1 değerini alırlar. Bunu da yüksek gerilim yükü ile oluşan elektrik alanı ile sağlarlar. Flash bellekler kapalı devredirler ve süregelen döngüsel görevlerin uygulanması şeklinde çalışırlar. Eğer bir veri silinecekse, daha önceden belirlenmiş bloklara gereken elektrik alan uygulanır ve blok sıfırlanmış olur. Silinen kısma tekrar yazılması mümkündür. Flash bellekler geleneksel EEPROM’lardan çok daha hızlıdırlar. Çünkü EEPROM’lar birim zamanda tek byte’lık veri temizleyebilirken, flash belleklerde bu bloklar halinde temizlenerek çok daha hızlı silinir ve tekrar yazılırlar.