La memoria flash, como EEPROM, almacena su información en las llamadas puertas flotantes . Las puertas normales en (MOS) FET tienen una conexión externa a través de la cual el FET se enciende y apaga (para MOSFET integrados, esto sería una conexión de capa de metal). Las puertas flotantes no tienen esta conexión de pin o capa metálica. Se encuentran completamente aislados en SiO \ $ _ 2 \ $ sobre el canal del MOSFET, y en > \ $ 10 ^ {14} \ Omega \ $ cm SiO \ $ _ 2 \ $ es uno de los mejores aisladores que puede obtener.
Al igual que los MOSFET tradicionales, activan el canal cuando llevan una carga. ¿Pero cómo se programan entonces? A través de un efecto cuántico llamado tunelización que se induce mediante la aplicación de un campo eléctrico entre el canal y una puerta de control. Por lo tanto, la tecnología se llama FLOTOX , abreviatura de "FLOating-gate Tunnel OXide", comparable a FAMOS ("Inyección de avalancha de puertas flotantes de óxido de metal") utilizada en el antiguo EPROMs borrables por UV.
(No puedo explicar en detalle el túnel aquí; los efectos cuánticos desafían cualquier lógica. De todos modos, depende en gran medida de las estadísticas).
Su primera pregunta es en realidad doble: 1) ¿puedo realizar lecturas y escrituras ilimitadas, y 2) conserva los datos cuando el dispositivo no se usa (vida útil)?
Para empezar con lo primero: no, no puedes. Puede leerlo un número ilimitado de veces, pero los ciclos de escritura son limitados. La hoja de datos dice 10 000 veces. El número limitado de ciclos se debe a los portadores de carga que quedan en la puerta flotante después del borrado, cuyo número al final llega a ser tan grande que la celda ya no se puede borrar.
¿Conservará sus datos durante 20 años incluso sin energía? Sí, eso es lo que dice la hoja de datos. Los cálculos de MTTF (Tiempo medio hasta la falla) (de nuevo un método estadístico) predicen menos de 1 error parte por millón . Eso es lo que significa el ppm.
una nota sobre MTTF
MTTF significa Tiempo medio hasta error , que es diferente de MTBF (Tiempo medio entre fallos). MTBF = MTTF + MTTR (Tiempo medio de reparación). Tiene sentido.
La gente a menudo usa el término MTBF cuando en realidad quiere decir MTTF. En muchas situaciones no hay mucha diferencia, como cuando el MTTF es de 10 años, y el MTTR es de 2 horas. Pero los microcontroladores fallidos no se reparan , se reemplazan, por lo que ni MTTR ni MTBF significan nada aquí.
Atmel cita errores de 1 ppm después de 100 años. Es obvio que el AVR no ha estado en producción durante tanto tiempo, así que, ¿cómo llegarían a esa cifra? Existe un malentendido persistente de que esto sería simplemente una cosa lineal: 1 dispositivo defectuoso después de 1000 000 horas sería lo mismo que 1 dispositivo defectuoso por 1000 horas en una población de 1000 dispositivos. 1000 x 1000 = 1000 000, ¿verdad? ¡No es así como funciona! No es lineal. Puede tener errores perfectamente después de 1 millón de horas, y ninguno después de mil, ¡incluso con una población de un millón! Los cálculos de MTTF tienen en cuenta todo tipo de efectos que pueden influir en la confiabilidad del producto y asignan un tiempo para cada uno de ellos. Luego, los métodos estadísticos se utilizan para llegar a una predicción cuando el producto finalmente fallará. Véase también "curva de la bañera".
(Olvida el artículo de error de Wikipedia en MTBF. Está mal.)
¿Cómo pierde sus datos? La carga de la compuerta no se perderá en el mismo sentido que las fugas de corriente en el circuito normal a través de altas resistencias. Lo hará de la misma manera que está programado y borrado, a través de túneles. Cuanto mayor sea la temperatura, mayor será la energía de los portadores de carga y mayor será la posibilidad de que atraviesen un túnel a través de la capa SiO \ $ _ 2 \ $.
La pregunta de Federico si el 1 ppm se refiere a dispositivos o celdas está justificado. La hoja de datos no lo dice, pero supongo que es una celda de datos defectuosa por millón. ¿Por qué? Si fueran dispositivos, obtendrían peores cifras para dispositivos con tamaños de Flash más grandes, y son los mismos para 1k que para 16k. Además, 100 años es extremadamente largo. Me sorprendería ver que 999 999 dispositivos de un millón siguen funcionando.
imágenes robadas descaradamente aquí