Mémoire flash

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USB. Le circuit de gauche est la mémoire flash, celui de droite le microcontrôleur. USB de cartes mémoires utilisées par exemple dans les appareils photo numériques. La mémoire flash est une mémoire de masse à semi-conducteurs réinscriptible, c'est-à-dire une mémoire possédant les caractéristiques d'une mémoire vive mais dont les données ne disparaissent pas lors d'une mise hors tension. Ainsi, la mémoire flash stocke les bits de données dans des cellules de m
Mémoire flash

USB. Le circuit de gauche est la mémoire flash, celui de droite le microcontrôleur. USB de cartes mémoires utilisées par exemple dans les appareils photo numériques. La mémoire flash est une mémoire de masse à semi-conducteurs réinscriptible, c'est-à-dire une mémoire possédant les caractéristiques d'une mémoire vive mais dont les données ne disparaissent pas lors d'une mise hors tension. Ainsi, la mémoire flash stocke les bits de données dans des cellules de mémoire, mais les données sont conservées en mémoire lorsque l'alimentation électrique est coupée. Sa vitesse élevée, sa durée de vie et sa faible consommation (et même nulle au repos) la rendent très utile pour de nombreuses applications : appareils photo numériques, téléphones cellulaires, imprimantes, assistants personnels (PDA), ordinateurs portables ou dispositifs de lecture et d'enregistrement sonore comme les baladeurs MP3, clef USB. De plus, ce type de mémoire ne possède pas d'éléments mécaniques, ce qui lui confère une grande résistance aux chocs.

Technologie

La mémoire flash est un type d'EEPROM qui permet la modification de plusieurs espaces mémoires en une seule opération. La mémoire flash est donc plus rapide lorsque le système doit écrire à plusieurs endroits en même temps. La mémoire flash utilise comme cellule de base un transistor MOS possédant une grille flottante enfouie au milieu de l'oxyde de grille, entre le canal et la grille. L'information est stockée grâce au piégeage d'électrons dans cette grille flottante. Deux mécanismes sont utilisés pour faire traverser l'oxyde aux électrons :
- l'injection d'électrons chauds ;
- l'effet tunnel obtenu en appliquant une haute tension sur la « vraie » grille (appelée grille de contrôle). La technologie flash se décline sous deux principales formes : flash NOR et NAND, d'après le type de porte logique utilisée pour chaque cellule de stockage. L'écriture et l'effacement des données dans une mémoire Flash (on parle de programmation) s'effectuent par l'application de différentes tensions aux points d'entrée de la cellule. Ces opérations soumettent la grille flottante à rude épreuve ; on estime qu'une mémoire Flash peut supporter jusqu'à 100 000 écritures et effacements, selon la qualité de l'oxyde utilisé pour la grille. Il existe des système de fichiers spécialement conçus pour la mémoire flash : JFFS, JFFS2, YAFFS. Ils permettent, entre autres, d'éviter la réécriture répétée sur une même zone, ceci afin de prolonger la durée de vie de la mémoire flash.

NOR

La flash NOR fut la première à être développée, inventée par Intel en 1988. Les temps d'effacement et d'écriture sont longs mais elle possède une interface d'adressage permettant un accès aléatoire et rapide à n'importe quelle position. Le stockage des données est 100 % garanti par le fabricant. Elle est adaptée à l'enregistrement de données informatiques destinées à être exécutées directement à partir de cette mémoire. Cette caractéristique est appelée XIP (eXecute In Place). De fait, la quasi totalité des OS des appareils électroniques grand public sont stockés dans une mémoire NOR, que ce soit dans les téléphones portables (principal marché des Flash NOR), les décodeurs télés, les cartes mères ou leurs périphériques (imprimantes, appareils photos, etc.). Du fait de son coût, bien plus élevé que celui de la NAND et de sa densité limitée, elle n'est en général pas utilisée pour le stockage de masse.

NAND

La flash NAND, développée par Toshiba, suivit en 1989. Elle est plus rapide à l'effacement et à l'écriture, offre une plus grande densité et un coût moins important par bit. Toutefois son interface d'entrée / sortie n'autorise que l'accès séquentiel aux données. Le fabricant en général ne garantit pas le stockage des données à 100 % mais un taux d'erreurs inférieur à une limite donnée. Cette fiabilité limitée nécessite la mise en place d'un système de gestion des erreurs (ECC - Error Code Correction, Bad blocks management, etc.) au niveau de l'application — comme cela est le cas, par exemple, pour les disques durs. Cela tend à limiter — au niveau système — sa vitesse effective de lecture et à compliquer le boot direct à partir d'une mémoire NAND. De ce fait elle est moins bien adaptée que la NOR pour des applications de type XIP. Elle est donc utilisée pour le stockage d'informations. Quasiment toutes les mémoires de masse externes MultiMediaCard, Secure Digital et Memory Stick sont basées sur ce format.

Les types de cartes Flash

En bref

- CompactFlash® (CF) : Il s'agit en fait de cartes PCMCIA raccourcies. On distingue les cartes CompactFlash de type I (CFI) et de type II (CFII) qui se distinguent par l'épaisseur. Dans les cartes CompactFlash, on trouve aussi les Microdrive (les premiers furent lancés par IBM) qui sont des micro-disques durs.La capacité maximale admise par la norme 2.0 utilisée actuellement est 137 Go. C'est le modèle de carte utilisé pour les appareils photo professionnels.
- SmartMedia cards (SM) : Support fin, sans électronique embarquée. En voie de disparition : les constructeurs qui soutiennent ce format passent au xD Picture. De plus, il existe deux types de cartes suivant l'alimentation (3 V ou 5 V). Appelées aussi SSFDC (Solid State Floppy Disk Card). xD Card.
- xD Card : Nouveau format développé par Olympus et Fujifilm, censé remplacer les SmartMedia. De taille beaucoup plus petite et plus rapide, mais plus chère.
- MultiMedia cards (MMC) : Cartes beaucoup plus petites que les précédentes.
- Secure Digital (SD) : Elles ont le même format physique que les MMC et sont compatibles avec celles-ci. Elles s'en distinguent par la possibilité de chiffrer les données et de gérer les « droits d'auteurs ».
- Mini SD : version réduite de la SD classique, utilisée dans certains téléphones mobiles anciens, elle est généralement livrée avec un adaptateur pour les lecteur SD classiques.
- Micro SD ou Transflash : version minuscule de la SD, souvent utilisée dans les téléphones portables et également vendue avec un adaptateur pour les SD classiques.
- SDHC : (SD High Capacity) version améliorée des SD, pour pallier à la limite des 4 Go des SD classiques, elles sont déclinées dans les 3 formats SD, Mini SD et Micro SD
- SSD : Type de cartes flash utilisant la technologie SLC (certains constructeurs produisent des SLC en utilisant la technologie SaDPT (Self-Aligned Double Patterning Technology)), elles ont un temps de réponse beaucoup plus court, un meilleur débit et des capactié mémoires plus élevée, certains constructeurs produisent déjà (fin 2007) des puces SSD de 32Go. Les formats SD sont aujourd'hui les plus répandues et les moins onéreux.
- MemoryStick : Développé par Sony. Il existe un nouveau format, le « MemoryStick Duo ».
- MemoryStick Micro M2 : Mémoire minuscule utilisée dans les téléphones portable Sony Ericsson, generalement vendue avec un adaptateur pour les lecteurs memorystick classiques.

En détail

La mémoire CompactFlash

La mémoire Memory Stick

Memory Stick de 32 Mo à 8 Go (face avant) La mémoire Memory Stick (notée MS) est un type de carte mémoire créé conjointement par Sony et SanDisk en janvier 2000. L'architecture des cartes Memory Stick est basée sur des circuits de mémoire flash (EEPROM) de type NAND. La mémoire Memory Stick originale est de petites dimensions (21, 5 mm x 50 mm x 2, 8 mm), équivalentes à celles d'une petite boîte d'allumettes, et pèse à peine 4 g. La Memory Stick se décline dorénavant en trois dimensions :
- Memory Stick : 50 x 21, 5 x 2, 8mm. Poids : 4g ;
- Memory Stick Duo : 31 x 20 x 1, 6mm. Poids : 2g ;
- Memory Stick Micro ou M2 : 15 x 12, 5 x 1, 2mm. Poids : 1g. Si le Memory Stick a rétréci pour s'intégrer dans les appareils mobiles ultra compacts, il délivre néanmoins les mêmes fonctions et performances que le Memory Stick de taille "standard". Seuls les qualificatifs PRO, PRO High Speed ou PRO-HG témoignent d'une différence de technologie. C'est pourquoi, il existe des adaptateurs pour insérer et utiliser les cartes Duo ou Micro dans des lecteurs pour Memory Stick classiques. Il en existe également un pour utiliser les cartes Micro dans un lecteur de cartes Duo. Avec le temps la technologie des Memory Sticks a également évolué : ;Memory Stick :
- transfert en série ;
- capacités : 32, 64, 128 Mo et 2 × 128 Mo (avec Memory Select Function) ;
- débit en lecture théorique : 15 Mo/s ;
- débit en écriture théorique : 5 Mo/s. ;Memory Stick PRO et PRO High Speed :
- transfert parallèle sur 4 bits. Compatible transfert série ;
- capacités : 256, 512 Mo, 1, 2 Go Système de fichier FAT ;
- capacités : 4, 8 Go : Système de fichier FAT32 (à savoir que sur les 8 Go, un seul fichier ne peut pas dépasser 4 Go) ;
- débit en lecture théorique : 160 Mo/s ;
- débit en écriture théorique pour le PRO : 15 Mo/s ;
- débit en écriture obtenu lors de tests pour le PRO High Speed : 80 Mo/s. ;Memory Stick PRO-HG (en cours d'élaboration) :
- transfert parallèle sur 8 bits. Compatible transfert parallèle sur 4 bits et transfert série ;
- débit en lecture théorique : 480 Mo/s ;
- débit en écriture théorique en transfert parallèle 8 bits : 120 Mo/s ;
- débit en écriture théorique en transfert parallèle 4 bits : 40 Mo/s. Toutes les cartes actuelles au format Standard et Duo sont équipées d'un connecteur latéral possédant 10 broches. Les cartes Micro comportent 11 broches et les futures technologies PRO-HG nécessiteront un connecteur à 14 contacts. Pour une compatibilité ascendante avec les anciens appareils, les cartes Memory Stick PRO et plus récentes sont également capables de fonctionner en série mais avec des débits inférieurs. Les lecteurs MS Pro peuvent lire et écrire des cartes MS classiques, mais les lecteurs MS classiques ne peuvent ni lire ni écrire les cartes MS Pro. De plus, pour lire les cartes Memory Stick PRO d'une capacité supérieure à 2 Go, votre appareil doit non seulement prendre en charge les Memory Stick PRO, mais aussi utiliser le système de fichier FAT32 (d'après le graphique sur le site www.memorystick.org -> What is Memory Stick? -> Memory Stick Capacity Trend.) La technologie «Magic Gate» est la solution Sony de protection des droits d'auteur, utilisée notamment dans le format audio ATRAC 3. Cela n'empêche en aucun cas les appareils n'utilisant pas cette technologie (ie. appareils photo) de fonctionner avec des cartes Magic Gate. Il existe aussi un modèle particulier, dit «with Memory Select Function» (à sélection de mémoire), qui sépare physiquement la mémoire disponible en 2 parties égales. Le choix de l'une ou l'autre partition se fait par un interrupteur au dos de la carte.

La mémoire Smart Media

Carte Smart Media. La mémoire SmartMedia est un type de carte mémoire créé par Toshiba et Samsung. Son architecture est basée sur des circuits de mémoire flash (EEPROM) de type NAND La mémoire SmartMedia possède de très petites dimensions (45 mm × 37 mm × 0, 76 mm), équivalentes à celles d'un timbre poste, et pèse à peine 3 g. Il existe deux types de cartes SmartMedia fonctionnant à des tensions différentes :
- Les cartes SmartMedia 3, 3 V possèdent une encoche à DROITE (ex: photo)
- Les cartes SmartMedia 5 V possèdent une encoche à GAUCHE L'accès aux données est réalisé par l'intermédiaire d'une puce possédant 22 broches. Quelle que soit la capacité de la carte Smartmedia, les dimensions et l'emplacement de la puce sont les mêmes. Le temps d'accès à la mémoire est d'environ 25 µs pour le premier accès et de cycles de 50 ns pour les suivants.

Tailles comparées des différentes cartes

(toutes les dimensions en mm, et les masses en grammes)

Voir aussi

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Sujets connexes
Carte MMC   Carte MS   Carte mère   Clé USB   Code correcteur   Effet tunnel   Fonction NON-OU   Fujifilm   Imprimante   JFFS2   Micro SD   Microcontrôleur   Mémoire de masse   Mémoire morte   Mémoire vive   Olympus   Sony Corporation   Toshiba   Transistor   Universal Serial Bus   Volt  
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