闪存FLASH的发展历史

背景

闪存的起源可以追溯到浮栅 MOSFET（FGMOS）的发展，也称为浮栅晶体管。最初的MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管），也称为 MOS 晶体管，是1959 年由贝尔实验室的埃及工程师Mohamed M. Atalla和韩国工程师Dawon Kahng发明的。 Kahng于 1967 年与贝尔实验室的中国工程师Simon Min Sze继续开发了一种变体，即浮栅 MOSFET 。 他们提出，它可以用作浮栅存储单元，用于存储一种可编程的形式只读存储器( PROM )，既非易失性又可重新编程。

浮栅存储器的早期类型包括 1970 年代的 EPROM（可擦除 PROM）和 EEPROM（电可擦除 PROM）。然而，早期的浮栅存储器需要工程师为每个数据位构建一个存储单元，这被证明是繁琐的、缓慢、和昂贵的，将浮栅存储器限制在小众应用中。 1970年代，比如军用装备和最早的实验手机。

发明和商业化

Fujio Masuoka在为东芝工作时，提出了一种新型浮栅存储器，通过向连接到一组单元的单根导线施加电压，可以快速轻松地擦除整个存储器部分。这导致增冈于 1980 年在东芝发明了闪存。据东芝称，“闪存”这个名字是由增冈的同事有泉正治提出的，因为内存的擦除过程内容让他想起了照相机的闪光灯。Masuoka 及其同事在 1984 年提出了NOR闪存的发明，然后是NAND在旧金山举行的IEEE 1987 年国际电子器件会议(IEDM) 上闪光。

东芝于 1987 年商用推出 NAND 闪存。英特尔公司于 1988 年推出了第一款商用 NOR 型闪存芯片。基于 NOR 的闪存具有较长的擦除和写入时间，但提供完整的地址和数据总线，允许随机访问任何内存位置。这使其成为旧的只读存储器(ROM) 芯片的合适替代品，后者用于存储很少需要更新的程序代码，例如计算机的BIOS或机顶盒的固件。对于片上闪存，它的耐用性可能低至 100 个擦除周期，到更典型的 10,000 或 100,000 次擦除周期，最多 1,000,000 次擦除周期。基于 NOR 的闪存是早期基于闪存的可移动媒体的基础；CompactFlash最初是基于它，但后来的卡转移到更便宜的 NAND 闪存。

NAND 闪存减少了擦除和写入时间，并且每个单元需要更少的芯片面积，因此与 NOR 闪存相比，它允许更高的存储密度和更低的每比特成本。然而，NAND flash 的 I/O 接口并没有提供随机存取的外部地址总线。相反，必须逐块读取数据，典型的块大小为数百到数千位。这使得 NAND 闪存不适合作为程序 ROM 的直接替代品，因为大多数微处理器和微控制器都需要字节级随机访问。在这方面，NAND 闪存与其他二级数据存储设备（例如硬盘和光介质）类似，因此非常适合用于大容量存储设备，例如存储卡和固态驱动器。（固态硬盘）。闪存卡和 SSD 使用多个 NAND 闪存芯片存储数据。

第一个基于 NAND 的可移动存储卡格式是SmartMedia，于 1995 年发布。随后还有许多其他格式，包括MultiMediaCard、Secure Digital、Memory Stick和xD-Picture Card。

后期发展

新一代存储卡格式，包括RS-MMC、miniSD和microSD，具有极小的外形尺寸。例如，microSD 卡的面积刚刚超过 1.5 cm 2，厚度不到 1 mm。

由于在 2000 年代末至 2010 年代初商业化的几项主要技术，NAND 闪存已实现显着水平的存储密度。

多级单元(MLC) 技术在每个存储单元中存储多于一位。NEC于 1998 年展示了多级单元(MLC) 技术，其 80 Mb闪存芯片每个单元可存储 2 位。STMicroelectronics还在 2000 年展示了 MLC，具有 64 MB NOR 闪存芯片。2009 年，东芝和闪迪推出了采用 QLC 技术的 NAND 闪存芯片，每个单元存储4 位，容量为 64 Gbit。三级单元(TLC) 技术，每个单元存储 3 位，并于 2010 年开始批量生产采用 TLC 技术的 NAND 芯片。