Tại sao bộ nhớ flash phải được ghi / xóa trong các trang / khối?

Tiêu đề nói lên tất cả.

Tôi đang cố gắng để hiểu hoạt động của các công nghệ bộ nhớ flash, ở cấp độ bóng bán dẫn. Sau một vài nghiên cứu, tôi đã có được trực giác tốt về các bóng bán dẫn cổng nổi và cách người ta tiêm electron hoặc loại bỏ chúng khỏi tế bào. Tôi đến từ nền tảng CS, vì vậy sự hiểu biết của tôi về các hiện tượng vật lý như đường hầm hoặc phun electron nóng có lẽ khá run, nhưng tôi vẫn cảm thấy thoải mái với nó. Tôi cũng có cho mình một ý tưởng về cách người ta đọc từ bố trí bộ nhớ NOR hoặc NAND.

Nhưng tôi đọc ở khắp mọi nơi rằng bộ nhớ flash chỉ có thể bị xóa trong các đơn vị khối và chỉ có thể được ghi vào đơn vị trang. Tuy nhiên, tôi không tìm thấy sự biện minh nào cho giới hạn này và tôi đang cố gắng để có được một trực giác về lý do tại sao nó lại như vậy.

Câu trả lời hay nhất mà tôi đã tìm thấy cho câu hỏi của bạn được trình bày tại Cách bộ nhớ Flash hoạt động trong đó có câu:

Các electron trong các tế bào của chip nhớ flash có thể trở lại bình thường ("1") bằng cách sử dụng điện trường, điện tích cao hơn. Bộ nhớ flash sử dụng hệ thống dây điện trong mạch để áp dụng điện trường cho toàn bộ chip hoặc cho các phần được xác định trước được gọi là các khối. Điều này xóa vùng mục tiêu của chip, sau đó có thể được viết lại. Bộ nhớ flash hoạt động nhanh hơn nhiều so với EEPROM truyền thống vì thay vì xóa từng byte một lần, nó sẽ xóa một khối hoặc toàn bộ chip, sau đó viết lại nó.

Tôi không hiểu tại sao "đấu dây trong mạch" cho phép lập trình mức bit (chuyển từ 1 sang 0) nhưng nó có thể liên quan đến cách thức chuyển đổi 1 sang 0 khác nhau (lập trình qua tiêm nóng) so với 0 đến 1 quá trình chuyển đổi (xóa qua đường hầm Fowler-Nordheim).

Đó là theo định nghĩa. Một bộ nhớ flash cho phép ghi các bit riêng lẻ được gọi là EEPROM .

Flash khác với EEPROM ở chỗ việc xóa được thực hiện theo khối, thay vì các bit riêng lẻ. Bởi vì xóa là một hoạt động tương đối chậm và phải được thực hiện trước khi viết, thực hiện xóa trong một khối lớn làm cho các thao tác ghi lớn nhanh hơn, nhờ vào việc xóa song song một số lượng lớn bit.

Xóa trong các khối cũng cho phép đơn giản hóa IC, giảm chi phí. Tiết kiệm quy mô hơn nữa làm giảm chi phí flash so với EEPROM, vì flash được sử dụng với số lượng lớn ngày nay cho các ổ đĩa trạng thái rắn, trong khi EEPROM được sử dụng với số lượng nhỏ hơn nhiều.

Bạn đúng trong thực tế là không có lý do vật lý nào cho việc phải xóa trong các đơn vị khối.

Việc lập trình một ô được thực hiện bằng cách tạo ra một điện trường giữa khối lớn và cổng điều khiển như trong hình 1, và ý tưởng tương tự có hiệu lực để xóa ô, một điện trường theo hướng ngược lại sẽ thực hiện công việc như trong hình 2. Tuy nhiên, vì lý do mang tính xây dựng, việc tạo và sử dụng điện áp âm tương đối phức tạp, vì vậy chiến lược được sử dụng là chiến lược được thể hiện trong hình 3, bằng cách đặt điện áp cao ở mức lớn (là tham chiếu mặt đất logic trong khu vực). Các bóng bán dẫn lựa chọn không thể được sử dụng nữa, chỉ các cổng điều khiển có thể được điều khiển ở mức thấp và điều này buộc phải xóa toàn bộ khu vực.