闪存，也称为闪存，是一种非易失性存储器，它以称为块的单元擦除数据并以字节级别重写数据。闪存广泛用于消费设备、企业系统和工业应用中的存储和数据传输。无论配备闪存的设备是打开还是关闭，闪存都会将数据保留很长时间。
闪存用于企业数据中心服务器、存储和网络技术，以及广泛的消费设备，包括 USB 闪存驱动器（也称为记忆棒）、SD 卡、手机、数码相机、平板电脑笔记本电脑和嵌入式控制器中的 PC 卡。例如，基于 NAND 闪存的固态驱动器通常用于加速 I/O 密集型应用程序的性能。NOR 闪存通常用于保存控制代码，例如 PC 中的基本输入/输出系统 (BIOS)。
闪存还用于内存计算，以帮助提高管理和分析大量数据的系统的性能和可扩展性。
闪存技术的起源
Fujio Masuoka 博士在 20 世纪 80 年代为东芝工作时发明了闪存。据报道，Masuoka 的同事 Shoji Ariizumi 创造了闪存一词，因为从半导体芯片上擦除所有数据的过程让他想起了相机的闪光灯。
闪存由可擦可编程只读存储器（EPROM）和电可擦可编程只读存储器（EEPROM）演变而来。闪存在技术上是 EEPROM 的一种变体，但业界将EEPROM一词保留为字节级可擦除存储器，并将闪存一词应用于更大的块级可擦除存储器。
闪存是如何工作的？
闪存架构包括堆叠有大量闪存单元的存储器阵列。一个基本的闪存单元由一个带有控制栅极的存储晶体管和一个浮动栅极组成，浮动栅极通过薄介电材料或氧化层与晶体管的其余部分绝缘。浮栅存储电荷并控制电流的流动。
电子被添加到浮动栅极或从浮动栅极移除以改变存储晶体管的阈值电压。改变电压会影响单元格被编程为零还是一。
称为 Fowler-Nordheim 隧穿的过程从浮栅中移除电子。Fowler-Nordheim 隧道效应或称为通道热电子注入的现象将电子捕获在浮栅中。
使用Fowler-Nordheim 隧道，数据通过控制栅极上的强负电荷擦除。这迫使电子进入存在强正电荷的通道。
当使用 Fowler-Nordheim 隧穿在浮栅中捕获电子时，情况正好相反。在存在高电场的情况下，电子设法穿过薄氧化层到达浮动栅极，在单元的源极和漏极上带有强负电荷，在控制栅极上带有强正电荷。
通道热电子注入，也称为热载流子注入，使电子能够突破栅极氧化物并改变浮动栅极的阈值电压。当电子从沟道中的高电流和控制栅极上的吸引电荷中获得足够的能量时，就会发生这种突破。
由于氧化物层产生的电隔离，无论包含闪存单元的设备是否正在接收电源，电子都会被捕获在浮栅中。这一特性使闪存能够提供持久存储。
NOR 与 NAND 闪存
闪存有两种类型：NOR 和 NAND。
NOR 和 NAND 闪存在架构和设计特性上有所不同。NOR 闪存不使用共享组件，可以并联连接各个存储单元，从而实现数据的随机访问。NAND 闪存单元更紧凑，位线更少，将浮栅晶体管串在一起以增加存储密度。
NAND 更适合串行而不是随机数据访问。NAND 闪存工艺几何形状是为响应平面 NAND 达到其实际缩放极限而开发的。
NOR 闪存在数据读取方面速度很快，但在擦除和写入方面通常比 NAND 慢。NOR 闪存以字节级别对数据进行编程。NAND flash 以页为单位对数据进行编程，页大于字节，但小于块。例如，一个页面可能为 4 KB，而一个块的大小可能为 128 KB 到 256 KB 或兆字节。对于写入密集型应用程序，NAND 闪存比 NOR 闪存消耗更少的功率。
NOR 闪存的生产成本高于 NAND 闪存，主要用于消费类和嵌入式设备的引导目的以及用于代码存储的只读应用程序。NAND 闪存更适合消费类设备和企业服务器和存储系统中的数据存储，因为它存储数据的每比特成本更低、密度更高以及编程和擦除 (P/E) 速度更快。
除了其他存储技术之外，照相手机等设备可能同时使用 NOR 和 NAND 闪存，以促进代码执行和数据存储。
闪存外形规格
基于闪存的介质基于硅基板。它们也称为固态设备，广泛用于消费电子产品和企业数据存储系统。
固态存储计划确定了三种 SSD 外形规格：
- 适合传统机电硬盘驱动器 (HDD) 使用的相同插槽的 SSD。SSD 的架构类似于集成电路。
- 位于印刷电路板上并使用标准卡外形尺寸的固态卡，例如外围组件互连高速 ( PCIe )。
- 适用于双列直插式内存模块 (DIMM) 或使用标准 HDD 接口（例如串行高级技术附件 (SATA)）的小型双列直插式内存模块的固态模块。
另一个子类别是混合硬盘驱动器，它结合了传统 HDD 和 NAND 闪存模块。混合硬盘驱动器通常被视为弥合旋转介质和闪存之间鸿沟的一种方式。
闪存的优缺点
以下是闪存的一些优点：
- 闪存是最便宜的半导体存储器形式。
- 与动态随机存取存储器 ( DRAM ) 和静态 RAM ( SRAM ) 不同，闪存是非易失性存储器，功耗较低，并且可以大块擦除。
- NOR 闪存提供更高的随机读取速度，而 NAND 闪存的串行读取和写入速度更快。
- 带有 NAND 闪存芯片的 SSD 比传统的磁性存储介质（例如 HDD 和磁带）具有更高的性能。
- 与 HDD 相比，闪存驱动器消耗的功率和产生的热量也更少。
- 配备闪存驱动器的企业存储系统具有低延迟的能力，延迟以微秒或毫秒为单位。
闪存的主要缺点是磨损机制和随着管芯变小而导致的单元间干扰。位可能会因编程/擦除循环次数过多而失效，最终会破坏捕获电子的氧化层。劣化会扭曲制造商设定的阈值，在该阈值下电荷被确定为零或一。电子可能会逸出并卡在氧化物绝缘层中，从而导致错误和位腐烂。
轶事证据表明，NAND 闪存驱动器的磨损程度并未达到曾经担心的程度。闪存驱动器制造商通过纠错码算法、磨损均衡等技术提高了耐用性和可靠性。
此外，SSD 不会在没有警告的情况下磨损。它们通常以传感器指示轮胎充气不足的方式提醒用户。