Le moderme memorie flash sono delle EEPROM cioè delle Memorie che possono essere lette e scritte più volte, elettricamente.
Il modo più semplice per rappresentarle è come un insieme di stanzette, ognuna con un interruttore della luce: l’interruttore acceso rappresenta un bit 1, quando è spento un bit 0. Ora la caratteristica comoda di queste memorie è che posso staccare la corrente generale, portarmi la memoria in tasca e gli interruttori rimangono nella posizione in cui li ho lasciati. Quando riaccendo il generale posso ancora leggere la memoria. Per scrivere la memoria, cioè cambiare la posizione degli interruttori, si usano appositi segnali.
Con la tecnologia attuale queste stanzette possono essere più piccole di un µm2, cosicché in un cm2 ce ne entrano 100 milioni.
Inoltre si riesce a posizionare l’interruttore in più livelli, aumentando ancora la capacità delle memorie: ad esempio se ho un interruttore con 4 posizioni posso memorizzare le sequenze di due bit (00, 01, 10, 11).
Se volete sapere come sono fatte queste stanzette armatevi di pazienza e proseguite.
Il principio di funzionamento è quello di un transistor a effetto di campo di tipo Metallo-Ossido-Semiconduttore: MOSFET. Tra due elettrodi (Source e Drain) in un semiconduttore si può formare un "canale" in cui passa corrente con una certa resistenza a seconda della tensione di un elettrodo di controllo (il gate) isolato dal semiconduttore tramite uno strato di ossido. Aumentando la tensione sul gate vengono attratte cariche (di segno opposto alla tensione) verso il gate. Sopra una certa soglia si crea un canale di cariche che permette il passaggio di corrente tra source e drain. Questo è il principio di funzionamento del FET ad arricchimento, in cui il canale viene creato dal campo elettrico; esistono FET a svuotamento in cui il canale è già presente anche a tensione nulla (semiconduttore molto drogato) e si può svuotare attraverso una tensione opposta a quella del tipo precedente.
Nelle moderne memorie flash sotto al gate vi è un secondo elettrodo isolato dall’esterno (floating gate) che può essere caricato o scaricato tramite un campo elettrico un po’ più intenso dei quello usuale del gate di controllo. La carica o la scarica del floating gate, che è elettricamente isolato, equivale al superamento di una barriera di potanziale da parte delle cariche: questa può avvenire per "effetto tunnel" o per "Hot carrier injection" (iniezione di cariche), due fenomeni tipicamente quantistici. La barriera può essere superata "sotto" in certe condizioni e si ha il tunnelling oppure può essere fornita alla carica sufficiente enrgia per saltare la barriera iniettando la carica.
figura da Wikipedia
La presenza della carica nel floating gate rappresenta la memorizzazione di un bit uguale ad 1, mentre l’assenza di carica rappresenta uno 0. Il floating gate è isolato e quindi la memoria persiste anche in assenza di alimentazione.
La presenza di carica nel floating gate cambia anche la caratteristica del transistor, consentendo di "leggere" la memoria.
Le dimensioni dei transistor decrescono continuamente con il progredire della tecnologia produttiva. Attualmente (2008) esistono MOSFET "a canale corto" con lunghezza di canale molto inferiori al micron.