La memoria flash fue inventada por Toshiba en los años 80 como una  innovadora tecnología de memoria que permitía almacenar datos incluso cuando el dispositivo estuviera desconectado. Desde aquellos años 80 la tecnología de la memoria Flash ha evolucionado hasta convertirse en un  medio de almacenamiento usado para gran variedad de dispositivos como los teléfonos móviles, PDAs, GPSs, reproductores musicales de estado sólido (MP3 y MP4), cámaras fotográficas y de video digitales, etc.

Un dispositivo de almacenamiento Flash permite que múltiples posiciones de memoria sean escritas o borradas en una misma operación de programación  mediante impulsos eléctricos.

Características:

Las celdas de la memoria Flash tienen un tiempo de vida largo, pero limitado. Por lo tanto, algunas celdas se mantienen como reserva para reemplazas cualquier celda de memoria que pueda fallar con el tiempo.

Formateo del fabricante:

Las memorias Flash permiten almacenar y tener acceso de manera conveniente a los archivos, para ello se debe crear un sistema de administración de archivos que permita que cualquier dispositivo u ordenador identifique estos archivos almacenados en el dispositivo de almacenamiento Flash. El tipo más común del sistema de administración de archivos para los dispositivos de almacenamiento Flash es la Tabla de asignación de archivos (FAT).

Es conveniente reservar algunas celdas para que las use el controlador del dispositivo de almacenamiento para almacenar actualización de firmware u otra información especifica del controlador, o para otras funciones específicas, como en las tarjeta Secure Digital (SD) que requieren que tengan áreas reservadas que admitan funciones de protección contra copia y seguridad.

A continuación vamos a especificar otras características de las memorias Flash:

• Estado Sólido: no presentan partes móviles, por eso no presentan problemas de fallos mecánicos. Operan de manera silenciosa con un nivel de ruido de cero decibeles.
• Tamaño Físico: debido a su tamaño están diseñados para  ser transportadas de manera fácil.
• Alta confiabilidad de datos: es un dispositivo de almacenamiento muy fiable ya que incluye la verificación del Código de corrección de error /(ECC) para detectar errores de un solo bit.
• Retención de datos: presentan una durabilidad de hasta 10 años bajo condiciones de uso normal. La información importante se debe respaldar en otros medios para conservarla de forma segura.
• Tecnología de nivelación de desgaste: incorporan controladores que usan tecnología avanzada de nivelación de desgaste que distribuye ciclos de escritura a largo de la tarjeta Flash.
• Durabilidad de las celdas Flash: hasta 10.000 ciclos de escritura por sector físico en el Flash de celdas nivel múltiple (MLC) y hasta 100.000 ciclos de escritura por sector físico de celda de un solo nivel (Flash SLC).
• Reasignación automática de sectores defectuosos: los controladores Flash bloquean automáticamente las secciones con celdas de memoria dañadas y mueven los datos a otras secciones (bloques de repuesto) para evitar la corrupción de los datos.
• Temperatura y humedad operacional: 0º a 60º  C de temperatura y 5% a 95% de humedad
• Capacidad: pueden proporcionar grandes capacidades de almacenamiento en un factor de forma muy pequeño. Esta flexibilidad los hace ideales para usos del consumidor, tales como películas digitales o almacenamiento para música, donde la portabilidad y la comodidad son importantes.
• Consumo de energía: a diferencia de la memoria DRAM estándar, que precisa tener energía constante para mantener sus datos, la memoria Flash no es volátil y no requiere energía para mantener sus datos. El bajo consumo de energía da como resultado una vida de batería más larga para el dispositivo host.
• Soporte de intercambio rápido: permiten conectar o desconectar los dispositivos de almacenamiento Flash en un ordenador o lector compatible sin necesidad de apagar y reiniciar el mismo. Esta característica mejora la portabilidad y comodidad de los dispositivos  de almacenamiento Flash para transferir datos, imágenes o música entre dos ordenadores o dispositivos.

Memorias Flash no volátiles NOR y NAND

A diferencia de la Memoria Dinámica de Acceso Aleatorio (DRAM), la memoria Flash no es volátil. La memoria no volátil mantiene los datos incluso cuando está desconectada.

Existen dos tipos de tecnologías importantes de memoria Flash: NOR y NAND.

Memoria Flash NOR

Su nombre proviene de la tecnología de asignación de datos específicos (No Or). Es una tecnología Flash de alta velocidad. La memoria Flash NOR proporciona capacidades de acceso aleatorio de alta velocidad, pudiendo leer y escribir datos en ubicaciones específicas de la memoria sin tener que acceder a la memoria en modo secuencial. A diferencia de la memoria Flash NAND, esta permite la recuperación de datos de tamaño tan pequeño como el de un solo byte, es excelente en aplicaciones donde los datos se recuperan o se escriben de  manera aleatoria. NOR se encuentra más frecuentemente integrada en teléfonos móviles (para almacenar el sistema operativo del teléfono) y PDA o también en ordenadores para almacenar el programa de Bios que se ejecuta para proporcionar la funcionalidad de arranque.

Memoria Flash NAND

La memoria Flash NAND se inventó después de la memoria Flash NOR y tomó su nombre de la tecnología de asignación específica utilizada para datos (No AND), la memoria Flash NAND lee y escribe a alta velocidad, en modo secuencial, manejando datos en tamaños de bloque pequeños. La memoria Flash NAND puede recuperar o escribir datos como páginas sencillas, pero no puede recuperar bytes individuales como la memoria Flash NOR:

La memoria Flash NAND se encuentra principalmente en unidades de disco duro de estado sólido, dispositivos de medios digitales de audio y video, cámaras digitales, teléfonos móviles (para almacenamiento de datos) y otros dispositivos donde los datos se escriben o leen.

La memoria Flash que almacena un solo bit por celda se denomina Flash de celda de un solo nivel (SLC)

Tecnologías Flash MLC/MBC

Para incrementar económicamente la cantidad de almacenamiento de bits que puede alojar un chip de memoria Flash, los fabricantes con frecuencia utilizan apilamiento de moldes y tecnologías de celdas de nivel múltiple (MLC) o celdas de bits múltiples (MBC). Estas tecnologías dan como resultado un chip de memoria Flash que tiene la capacidad de almacenar más datos en un solo chip.

Apilamiento de Moldes

Muchos fabricantes de semiconductores usan esta técnica para duplicar la capacidad del chip de la memoria Flash. Después del proceso de fabricación  del wafer del semiconductor, cortan el silicio de la memoria Flash y después unen o apilan dos moldes que estaban separados.

El apilamiento de moldes es similar a la tecnología de apilamiento de chips DRAM que utiliza para producir módulos de servidor para un  uso superior (high.end-server). Debido a esta tecnología las tarjetas Flash con moldes apilados son confiables y proporcionan un  alto desempeño.

Tecnología Flash de Celdas MLC

Se denomina tecnología Flash de celtas  MLC , a las que utilizan celdas de nivel múltiple.
Los chips de memoria Flash NAND o NOR normalmente almacenan el valor de un (1) bit (un “0” o un “1”) en cada celda. En tecnologías Flash de nivel múltiple, se almacenan dos  o más valores en cada celda.

Tecnología Flash de Celdas MBC

Se denomina tecnología Flash de celdas MBC , a las que utilizan celdas de bits múltiples.

Esta tecnología compite con la de la celda de nivel múltiple (MLC) y cumple con el mismo propósito, almacenando 2 bits por celda (ó 4 valores por celda).

Funciones de los dispositivos de memoria Flash

Existen tres factores diferenciadores para el desempeño de los dispositivos:

Chips: existe un equilibrio entre los chips Flash de alta velocidad y de los Celda de un solo nivel (SLC) y los chips Flash de velocidad estándar y de Celda de nivel múltiple (MLC) o de Celda de nivel múltiple (MBC).

Controlador: los dispositivos de almacenamiento Flash tienen un controlador de memoria Flash integrado. Este chip especial maneja la interfaz con el dispositivo host y maneja todas las lecturas y escrituras en los chips Flash del dispositivo de almacenamiento Flash. Si el controlador del host puede soportar velocidades más altas de transferencia de datos, el uso de controladores Flash optimizados puede dar como resultado ahorros de tiempo importantes al leer o escribir datos en una memoria Flash.

Dispositivo host: si éste se limita a velocidades específicas de lectura y escritura el uso de dispositivos Flash más rápidos no proporcionará un desempeño más alto. Será necesario configurar el ordenador de manera adecuada para que admitan la transferencia más rápida en hardware y software. En el caso de un Pc, la tarjeta del sistema necesitará conectores USB 2.0 de alta velocidad y el sistema operativo también necesitará tener los controladores adecuados de USB 2.0 instalador para poder admitir transferencias de USB de alta velocidad.

Tipos de almacenamiento  Flash

USB: ofrecen una increíble combinación de alta capacidad de almacenamiento, altas velocidades de transferencia de datos y gran flexibilidad. Las unidades Flash USB tienen una capacidad de almacenamiento mucho mayor que una unidad de CD_ROM o un disco flexible estándar. Éstas proporcionan un método fácil para descargas rápidas y transferencia de archivos digitales.
Las unidades Flash USB incorporan Flash NAND y un controlador en una caja encapsulada. La memoria USB trabaja con la gran mayoría de los ordenadores  y dispositivos que incorporan la Interfaz de bus serie universal, incluyendo la mayoría de los Pcs, PDA y los reproductores MP3.

Compact Flash: las tarjetas Compact Flash incorporan un controlador, una interfaz electrónica de dispositivos integrada (IDE) similar a la de los discos duros y las tarjetas PC ATA. La velocidad de transferencia alta es ideal para su uso en los dispositivos más nuevos, como las cámaras digitales de alta resolución en megapíxeles, para asegurar que las cámaras guarden fotos más rápidamente y estén listas en menor tiempo para la siguiente foto.

Tarjetas Secure Digital: el formato Secure Digital incluye varios avances tecnológicos importes sobre MMC. Estos incluyen la adición de protección de seguridad criptográfica para datos/música con derechos de autor. Las tarjetas SD son ligeramente más anchas que las tarjetas MMC originales. Esto significa que los dispositivos diseñados para que admitan las tarjetas SD también pueden aceptar las tarjetas MMC (si el dispositivo host no se encuentra limitado estrictamente a medios SD por razones de seguridad de datos). Sin embargo, los dispositivos diseñados exclusivamente para tarjetas MMC no admitirán las tarjetas SD más anchas por el momento.

Las tarjetas MiniSD y MicroSD son una fracción del tamaño de una tarjeta SD estándar y cuando se usan con el adaptador suministrado, pueden ser usadas en ranuras para dispositivos SD estándar.

Tarjetas Multimediacard (MMC): son compatibles con versiones anteriores de las tarjetas SD si la función que administra la protección de copiar de la tarjeta SD no es requerido por el dispositivo host. Las tarjetas MMC vienen en factores de forma más pequeños, originalmente llamados RS-MMC o RS-MMC DV.

La especificación original de MMC fue recientemente actualizada de 3.x a 4.x. Las nuevas tarjetas MMC 4.x son llamadas MMCplus ( que reemplaza la denominación anterior de MMC) y MMCmobile (que remplaza la denominación anterior de RS:MMC-DV).

Las tarjetas MMCplus y MMCmobile ofrecen un desempeño mayor que las tarjetas anteriores MMC, y las tarjetas MMCmobile soportan el uso de aplicaciones de menos voltaje para reducir el consumo de energía de los teléfonos móviles.

Lectores de Medios Flash: éstos permiten la carga y descarga de datos a las velocidades más altas que puede admitir un dispositivo del host. Si un dispositivo host no admite transferencias a alta velocidad, el lector más rápido va a reducir de manera significativo los tiempos de transferencia de datos.

Adaptadores CompactFlash: son los marcos de recepción de fácil integración que permiten que una tarjeta CompactFlash se convierta en un dispositivo de almacenamiento de tarjeta PC –ATA (tipo II).

Muchos dispositivos portátiles que admiten tarjetas ATA PC tipo II también admiten tarjetas CompactFlash cuando se insertan tarjeta CF en un adaptador de tarjeta Flash CF-ATA.