זיכרון הבזק

זיכרון הֶבְזֵק (Flash memory) הוא זיכרון בלתי נדיף, כלומר שומר מידע גם אם אין חשמל.

הטכנולוגיה פותחה לראשונה ב־1984 במעבדות טושיבה. השימוש המסחרי החל ב־1988 על ידי אינטל. בשנת 2008 נפחי צרכנים נפוצים היו בין 2GB ל־32GB, אם כי היו גם שבבים עד 256GB שהיו יקרים. מצלמות דיגיטליות, נגני MP3 ודיסק-און-קי משתמשים בזיכרון הבזק בגלל השמירה ללא חשמל, הגודל הקטן והעמידות לטלטלות, בשונה מדיסק קשיח.

זיכרון ההבזק הראשון היה מסוג NOR. הוא איפשר גישה ישירה (גישה אקראית) לכל כתובת, אך זמני הכתיבה והמחיקה היו ארוכים. NOR עמד בכ־10,000, 100,000 מחזורי מחיקה. מאוחר יותר פותח NAND, שמהיר יותר במחיקה ובכתיבה, צפוף יותר וזול יותר למגה-בייט. ל־NAND יש גישה סדרתית לנתונים, מה שהופך אותו למתאים לאחסון גדול. NAND הוביל לפורמטים קטנים ניידים כמו MMC, Secure Digital ו‑Memory Stick.

בניגוד ל־EEPROM (זיכרון שנמחק בבתים קטנים), מחיקה וכתיבה בזיכרון הבזק נעשות בבלוקים של עשרות עד מאות קילובייט. כדי לשנות סיבית בודדת, יש לקרוא את כל הבלוק אל זיכרון זמני, לשנות אותו, למחוק את הבלוק בזיכרון ההבזק ולכתוב אותו חזרה. בגלל מגבלה זו אין להשתמש בזיכרון הבזק כתחליף לזיכרון גישה אקראית, אך הוא מצוין לקריאה ולהחלפת אחסון רגיל.
הגישה בבלוקים מתאימה גם לדיסקים, ולכן זיכרון הבזק הוא מרכיב מרכזי בדיסקי מצב מוצק (SSD). SSD לא מכילים חלקים נעים ומספקים ביצועים גבוהים יותר ממערכות דיסק קשיח.

תאי הזיכרון בנויים מטרנזיסטורי MOSFET, בדרך כלל nMOS. לכל תא יש כתובת של שורה ועמודה.
שלוש הפעולות הבסיסיות הן כתיבה, קריאה ומחיקה. השינוי נעשה על ידי טעינה או פריקה של "שער צף", שכבה מבודדת בשער הטרנזיסטור. המטען הכלוא בשער הצף משנה את מתח הסף (המתח שצריך כדי לפתוח את הטרנזיסטור). מאחר שהשער מבודד, המטען נשאר גם אחרי ניתוק המתח, ולכן הזיכרון הוא בלתי נדיף. יש תאים Single Level, סיבית אחת בתא, ותאי Multi Level, כמה סיביות בתא.

בכתיבה מפעילים מתח גבוה על השער ועל המקור. נוצרים אלקטרונים חמים שממנהרים לשער הצף ונלכדים בו. המטען השלילי המולחן בשער מעלה את מתח הסף, ולכן באותו מתח רגיל הטרנזיסטור לא יפתח.
בקריאה מפעילים מתח סף רגיל. אם יש הולכה בין מקור לשפך, אין מטען בשער, ערך בינארי 0. אם אין הולכה, יש מטען, ערך בינארי 1. במחיקה משתמשים במתחים הפוכים כדי להחזיר את המטענים חזרה ולפרוק את השער הצף.

כדי לקבל קיבולת גבוהה יותר מפתחים תאים שמאחסנים יותר מסיבית אחת. שיטה ראשונית הגדילה את טווחי מתח הסף, אך בעיות חפיפה בין הרמות גרמו לשגיאות. טכנולוגיית "הזרקת מוביל חמה" איפשרה בניית תאים מרובי־רמות באמינות טובה יותר.
שיטה אחרת משתמשת ב"שער צף" שצורתו כמו סנדוויץ׳ עם שכבת ניטריד בין שתי שכבות תחמוצת צורן. הניטריד מבודד ומונע תנועה של מטען לאורך השער. כך כל צד של השער יכול לאחסן סיבית נפרדת, ובממתחים שונים נלכד המטען בצד אחד או בצד שני. קריאת הצד נעשית על ידי הפעלת מתח מתאים והשוואת המתח שהתקבל למתח ייחוס כדי לקבוע אם התא מייצג 0 או 1.

זיכרון הֶבְזֵק (Flash memory) שומר מידע גם בלי חשמל.

המחשוב פיתח את הטכנולוגיה ב־1984. ב־1988 היא נכנסה לשוק. ב־2008 נפחי צרכנים היו בדרך כלל 2GB עד 32GB. מצלמות, נגני מוזיקה ודיסק־און־קי משתמשים בזיכרון הבזק. הוא קטן ושומר נתונים גם כשכיבו את המכשיר.

יש שני סוגים חשובים: NOR ו‑NAND. NOR איטי יותר אך אפשר לגשת לכל מקום בזיכרון בקלות. NAND מהיר יותר וצפוף, ולכן הוא נמצא בכרטיסי SD ובמכשירים ניידים.

המחיקה והכתיבה נעשות בבלוקים, קבוצות גדולות של בתים. כדי לשנות סיבית אחת, קוראים את כל הבלוק, משנים אותו, מוחקים את הבלוק וכותבים אותו שוב. לכן לא משתמשים בזיכרון הבזק כמו בזיכרון הראשי של המחשב.
זיכרון הבזק משמש גם כבסיס לכונני SSD. SSD הם כוננים בלי חלקים נעים, ולכן הם מהירים ועמידים.

התא בזיכרון בנוי מטרנזיסטור שנקרא MOSFET. בתוך הטרנזיסטור יש "שער צף", שכבה מבודדת ששומרת אלקטרונים קטנים. אם יש אלקטרונים בשער הצף, המתח שצריך כדי להפעיל את הטרנזיסטור משתנה.

Single Level שומר סיבית אחת בתא. בכתיבה שולחים מתחים חזקים כדי להכניס אלקטרונים לשער הצף. בקריאה בודקים אם הטרנזיסטור מוליך או לא. במחיקה מחזירים את האלקטרונים בחזרה.

Multi Level מנסה לשמור כמה סיביות בתא אחד, כדי לאחסן יותר מידע. זה מסובך כי הרמות עלולות להתקרב ולהתערבב. יש טכנולוגיות שמפרידות מטענים בצדדים של השער הצף, וכך אפשר לאחסן שתי סיביות בבטחה.