मेमोरी स्टोरेज टेक्नोलॉजी में प्रगति की खोज

क्या आपने कभी कंप्यूटर के अचानक बंद हो जाने पर घंटों काम खोने की निराशा का अनुभव किया है? या सोचा है कि आपका स्मार्टफोन या USB ड्राइव बिना लगातार बिजली के कीमती तस्वीरें और वीडियो कैसे रखता है? इसका जवाब एक उल्लेखनीय तकनीक में निहित है जिसे फ्लैश मेमोरी कहा जाता है – डिजिटल दुनिया का "मेमोरी चिप" जो बिजली के बिना भी आपके डेटा को सुरक्षित रखता है।

फ्लैश मेमोरी एक प्रकार का गैर-वाष्पशील भंडारण है, जिसका अर्थ है कि यह बिजली के बिना जानकारी को बरकरार रखता है। पारंपरिक हार्ड डिस्क ड्राइव (HDD) के विपरीत, फ्लैश मेमोरी में कोई हिलने वाला हिस्सा नहीं होता है, जिससे यह यांत्रिक झटकों, अत्यधिक तापमान और उच्च दबाव के खिलाफ अधिक टिकाऊ हो जाता है। यह डेटा ब्लॉकों के बाइट-स्तरीय पुनर्लेखन और विलोपन की अनुमति देता है, जो असाधारण लचीलापन प्रदान करता है।

फ्लैश मेमोरी के केंद्र में मेमोरी सेल है, जो फ्लोटिंग-गेट ट्रांजिस्टर पर आधारित है। ये सूक्ष्म इलेक्ट्रॉनिक स्विच प्रत्येक सेल के माध्यम से करंट के प्रवाह को नियंत्रित करते हैं। फ्लैश चिप इन कोशिकाओं को एक ग्रिड पैटर्न में व्यवस्थित करते हैं, जो शहर के ब्लॉकों के समान है। भंडारण कोशिकाएँ पंक्तियों में वितरित की जाती हैं जिन्हें बिट लाइन कहा जाता है, जिसमें प्रत्येक प्रतिच्छेदन बिंदु में दो गेट वाला एक ट्रांजिस्टर होता है: एक नियंत्रण गेट और एक फ्लोटिंग गेट।

फ्लोटिंग गेट, जो इन्सुलेशन के रूप में एक पतली ऑक्साइड परत (सिलिकॉन डाइऑक्साइड SiO2) के साथ नियंत्रण गेट और MOSFET ट्रांजिस्टर चिप के बीच सैंडविच होता है, डेटा भंडारण की कुंजी रखता है। जब करंट नियंत्रण गेट तक पहुँचता है, तो इलेक्ट्रॉन फ्लोटिंग गेट में प्रवाहित होते हैं, जिससे एक शुद्ध धनात्मक आवेश बनता है जो करंट को बाधित करता है। ऑक्साइड परत फ्लोटिंग गेट को अलग करती है, जिससे इलेक्ट्रॉनों (और डेटा) को दीर्घकालिक भंडारण के लिए सुरक्षित रूप से फँसाया जाता है।

फ्लैश मेमोरी रातोंरात प्रकट नहीं हुई, बल्कि दशकों के नवाचार के माध्यम से विकसित हुई। शुरुआती कंप्यूटरों ने बुनियादी इनपुट/आउटपुट सिस्टम (BIOS) के लिए रीड-ओनली मेमोरी (ROM) चिप्स का उपयोग किया, लेकिन इन्हें संशोधित नहीं किया जा सका। BIOS भंडारण के लिए फ्लैश मेमोरी में संक्रमण ने भौतिक चिप हटाने के बिना पुनर्लेखन को सक्षम किया।

1967 में, बेल लैब्स के शोधकर्ताओं डॉवॉन कांग और साइमन मिन स्ज़े ने प्रोग्रामेबल ROM के लिए MOSFET के फ्लोटिंग गेट को फिर से उपयोग करने का प्रस्ताव दिया। इंटेल इंजीनियर डोव फ्रोहमैन ने 1971 में इरेज़ेबल प्रोग्रामेबल ROM (EPROM) का आविष्कार किया, जिसमें UV मिटाने के लिए एक पारदर्शी विंडो थी। यह विद्युत रूप से इरेज़ेबल PROM (EEPROM) में विकसित हुआ, जिसमें मिटाने के लिए विद्युत संकेतों का उपयोग किया गया।

1980 के दशक में सफलता मिली जब तोशिबा के डॉ. फुजियो मासुओका ने आधुनिक फ्लैश मेमोरी विकसित की। इस तकनीक को इसका नाम तब मिला जब सहकर्मियों ने देखा कि अर्धचालक डेटा को "एक फ्लैश में" मिटाया जा सकता है – जैसे कैमरे का स्ट्रोब।

फ्लैश मेमोरी मुख्य रूप से दो आर्किटेक्चर में आती है जिनकी अलग-अलग विशेषताएं हैं:

अपने "NOT AND" लॉजिक गेट्स के नाम पर, NAND फ्लैश में लंबवत रूप से व्यवस्थित कोशिकाएँ होती हैं। प्रोग्रामिंग तब होती है जब करंट नियंत्रण गेट तक पहुँचता है, जिससे इलेक्ट्रॉन फ्लोटिंग गेट तक पहुँचते हैं। ऑक्साइड परत इस चार्ज को तब तक बनाए रखती है जब तक कि फ्लोटिंग गेट को डिस्चार्ज करने के लिए वोल्टेज लगाकर मिटा नहीं दिया जाता।

NAND निर्माण में 12 इंच के वेफर्स बनाने के लिए लगभग एक महीने में 800 से अधिक प्रक्रियाएँ शामिल हैं, जिन्हें बाद में अंगूठे के आकार के चिप्स में काटा जाता है जिन्हें गुणवत्ता के आधार पर ग्रेड किया जाता है। इसके फायदे शामिल हैं:

• अधिक स्थायित्व के लिए कोई हिलने वाला हिस्सा नहीं
• कम लागत पर उच्च क्षमता
• HDD की तुलना में कंपन के प्रति बेहतर प्रतिरोध

सीमाओं में सीमित पुनर्लेखन चक्र और एकल-स्तरीय (SLC) से लेकर क्वाड-स्तरीय (QLC) डिज़ाइनों तक बढ़ती डेटा मांगों को पूरा करने के लिए सेल आर्किटेक्चर का विकास शामिल है, जो प्रति सेल 1 बिट संग्रहीत करता है।

"NOT OR" लॉजिक गेट्स पर आधारित, NOR फ्लैश क्षैतिज रूप से कोशिकाओं को बिट लाइनों के समानांतर जोड़ता है, जिससे व्यक्तिगत पहुंच सक्षम होती है। यह आर्किटेक्चर प्रदान करता है:

• तेज़ पढ़ने की गति
• उच्च पुनर्लेखन सहनशक्ति
• रैंडम एक्सेस क्षमता

ये गुण NOR को ट्रैफ़िक सिस्टम, औद्योगिक स्वचालन और कोड निष्पादन के साथ भंडारण को संयोजित करने वाले उपकरणों के लिए आदर्श बनाते हैं। हालाँकि, बड़ी सेल आकार के परिणामस्वरूप NAND की तुलना में धीमी राइट/इरेज़ गति होती है।

न तो तकनीक कैश मेमोरी या DRAM (जो 100x तेज़ है लेकिन अस्थिर है) की गति से मेल खाती है। प्रदर्शन एप्लिकेशन पर निर्भर करता है – NOR तेज़ रीडिंग में उत्कृष्ट है जबकि NAND डेटा प्रबंधन कार्यों में बेहतर प्रदर्शन करता है।

फ्लैश मेमोरी सर्वव्यापी हो गई है, जो स्मार्टफोन से लेकर सर्वर तक हर चीज को शक्ति प्रदान करती है। NAND और NOR विशेषताओं को समझने से इष्टतम भंडारण का चयन करने में मदद मिलती है:

• NAND चुनें उपभोक्ता उपकरणों और बल्क डेटा अनुप्रयोगों में उच्च-क्षमता, लागत प्रभावी भंडारण के लिए
• NOR चुनें एम्बेडेड सिस्टम में तेज़ रीडिंग, उच्च विश्वसनीयता और कोड निष्पादन की आवश्यकता होने पर

जैसे-जैसे डेटा की मांग बढ़ती है, फ्लैश तकनीक विकसित होती रहती है, यह सुनिश्चित करती है कि हमारी डिजिटल यादें तब भी बनी रहें जब बिजली नहीं होती है।