Forum: Offtopic EEPROM und Flash unterschiedlich viele Schreib- und Löschzyklen


von Tobias (Gast)


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Hallo Mikrocontroller.net Community,

mich beschäftigt seit längerer Zeit die Frage, warum EEPROM mehr 
Schreib- und Löschzyklen "überlebt" als ein EEPROM Flash. Auch nach 
ausführlicher Recherche hier im Forum, sowie mit Google kam ich auf 
keine zufriedenstellende Lösung.
Gibt es beim Aufbau der Speicherzellen Unterschiede? Bisher fand ich nur 
den gleichen Aufbau zwischen EEPROM und Flash (abgesehen von der äußeren 
Beschaltung).
Auch bei der Anzahl der Schreib- und Löschzyklen unterscheiden sich 
einige Quellen. Hier sind vor allem die Zahlen von einem Skript der FH 
Augsburg unterschiedlich. [1][2][3]
Ist der Grund der unterschiedlichen Schreib- und Löschzyklen das HCI 
beim Schreiben vom Flash? [4]
Oder wird diese durch redundante Speicherzellen erreicht? [4]
Oder durch die Strukturgröße? [5]

Mir bekannte Unterschiede sind:
EEPROM
Byteweise lösch- und beschreibbar[1][3]. (Bei manchen Mikrocontrollern 
auch mehrere Bytes[2])
Löschen und schreiben durch Fowler-Nordheim-Tunneln. [4]

Flash
Blockweise lösch- und beschreibbar[1][3]
Löschen durch Fowler-Nordheim-Tunneln und schreiben durch Injektion 
heißer Ladungsträger (HCI). [4]

Ich bitte um Antworten mit ausreichend Belegen.

Gruß
Tobias

[1]
http://www.hs-augsburg.de/~bayer/Vorlesungen/mct_download/3SpeicherSS2002.pdf 
S. 10 ff.

[2]
http://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/datasheet/43/12/db/4c/8b/08/4a/73/CD00240181.pdf/files/CD00240181.pdf/jcr:content/translations/en.CD00240181.pdf 
S 88 f. Fußnote 3.

[3]
http://www.mikrocontroller.net/articles/Speicher

[4]
https://de.wikipedia.org/wiki/Electrically_Erasable_Programmable_Read-Only_Memory

[5]
https://de.wikipedia.org/wiki/Flash-Speicher

: Verschoben durch User
von Stefan F. (Gast)


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Das wurde vor ein paar Wochen hier sehr ausgiebig diskutiert.
Beitrag "AVR – Übers EEPROM und darüber hinaus…"

> Ich bitte um Antworten mit ausreichend Belegen.

Deine Hausaufgaben machst du aber bitte selbst. Oder bezahle jemanden 
dafür angemessen.

von Tobias (Gast)


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Stefan U. schrieb:
> Das wurde vor ein paar Wochen hier sehr ausgiebig diskutiert.
> Beitrag "AVR – Übers EEPROM und darüber hinaus…"

Der Foreneintrag ist mir bekannt. Es wurde viel über die physikalische 
Gegebenheit des Löschens diskutiert. Ob nun byteweise oder blockweise...

Soweit ich aber herauslesen konnte wurde mein Thema nicht erwähnt. Warum 
hat EEPROM mehr Schreib- und Löschzyklen?
Falls ich mich irre nehme ich alles zurück.


Stefan U. schrieb:
>> Ich bitte um Antworten mit ausreichend Belegen.
>
> Deine Hausaufgaben machst du aber bitte selbst. Oder bezahle jemanden
> dafür angemessen.

Genau wegen solchen Aussagen arten Forenbeiträge gerne schnell aus. 
Wissen ist für mich belegbare wahre Aussagen treffen zu können und nicht 
die Fantasiewelt einzelner.

Gruß
Tobias

von Stefan F. (Gast)


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> Warum hat EEPROM mehr Schreib- und Löschzyklen?

Weil sie anders aufgebaut sind. Wie anders, kommt auf den konkreten Chip 
an. So pauschal, wie du gefragt hast kann man das sicher nicht 
beantworten.

Es gibt heute Flash Speicher, die man sehr viel häufiger beschreiben 
kann, als manches (altes) EEPROM.

Quelle: Meine praktische Erfahrung aus den vergangenen 25 Jahren.

>> Deine Hausaufgaben machst du aber bitte selbst.
> Genau wegen solchen Aussagen arten Forenbeiträge gerne schnell aus.

Ist das denn eine Hausaufgabe?

Ich frage, weil du dann besser selbst recherchieren solltest. Wir sind 
hier, um zu diskutieren, nicht um für dich Recherche-Aufgaben zu 
übernehmen. Kollektiv wissen wir eine ganze Menge, aber wir können Dir 
wohl kaum Quellangaben aus dem Stegreif nennen. Ich kann mir jedenfalls 
keine ISBN Nummern samt Seitenangabe auswendig merken. Ich kann mich nur 
daran erinnern, das ein oder andere mal gelernt oder gelesen zu haben. 
Manches weiß ich auch aus der Praxis.

> Wissen ist für mich ... nicht die Fantasiewelt einzelner.

Dann bist du hier sowieso ganz falsch. Versuche es mal an einer 
Universität.

von Tobias K. (tobiaskr)


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Stefan U. schrieb:
> Weil sie anders aufgebaut sind. Wie anders, kommt auf den konkreten Chip
> an. So pauschal, wie du gefragt hast kann man das sicher nicht
> beantworten.

Das ist mein Problem. Alle mir zu Gesicht gekommenen Darstellungen einer 
EEPROM oder Flash Speicherzelle sind gleich. Alle haben einen MISFET mit 
Floating Gate usw..

Stefan U. schrieb:
> Es gibt heute Flash Speicher, die man sehr viel häufiger beschreiben
> kann, als manches (altes) EEPROM.

Das wird dann wahrscheinlich die verschiedenen Zahlen der Quellen 
beantworten.

Stefan U. schrieb:
> Quelle: Meine praktische Erfahrung aus den vergangenen 25 Jahren.
>
>>> Deine Hausaufgaben machst du aber bitte selbst.
>> Genau wegen solchen Aussagen arten Forenbeiträge gerne schnell aus.
>
> Ist das denn eine Hausaufgabe?
>
> Ich frage, weil du dann besser selbst recherchieren solltest. Wir sind
> hier, um zu diskutieren, nicht um für dich Recherche-Aufgaben zu
> übernehmen. Kollektiv wissen wir eine ganze Menge, aber wir können Dir
> wohl kaum Quellangaben aus dem Stegreif nennen. Ich kann mir jedenfalls
> keine ISBN Nummern samt Seitenangabe auswendig merken. Ich kann mich nur
> daran erinnern, das ein oder andere mal gelernt oder gelesen zu haben.
> Manches weiß ich auch aus der Praxis.

Nein das ist keine Hausaufgabe. Die Frage ist mir bei der Suche der 
Unterschiede zwischen EEPROM und Flash gekommen. Ich hab ein Projekt 
(Hobby nicht beruflich) in dem ich ein Zahlenwert in einen persistenten 
Speicher schreiben muss.
Ich verlange keine ISBN Nummern oder ähnliches. Für mich ist es 
ausreichend zu sagen woher man diese Information hat. Falls dann 
zwischen zwei Leuten die Meinungen unterscheiden ist der mit dem 
Literaturnachweis natürlich im Vorteil. Erfahrung ist gut und schließt 
Wissen nicht aus. Solange die Aussage von dir aus durch eine gute 
Erklärung belegt wird...


Stefan U. schrieb:
>> Wissen ist für mich ... nicht die Fantasiewelt einzelner.
>
> Dann bist du hier sowieso ganz falsch. Versuche es mal an einer
> Universität.

Das glaube ich nicht. In dem oben genannten Thread wurde ja auch nach 
Beweisen gesucht die die Aussagen mancher belegen sollten. Also warum 
nicht gleich einen Link hinterlegen?. So spart man sich doch Zeit und 
Nerven.


Gruß
Tobias

Ps: Auch eine gute Methode den Thread für den TO nicht mehr zugänglich 
zu machen ist ihn in den Offtopic Bereich zu ziehen. Für mich etwas 
unverständlich, da das Themengebiet doch eigentlich zu Mikrocontroller 
und Digitale Elektronik gehört? Naja ich bin der Tobias aus den 
vorherigen Posts.

von Ddd D. (dds)


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Naja Flash ist eigentlich ja nur eine Untersumme von EEPROM und nicht 
wirklich genau spezifiziert, ein etwas schwammiger Marketingbegriff.
Wie du wahrscheinlich weißt wird die Oxidschicht bei jedem 
Schreibvorgang beschädigt, was dann irgendwann zum Versagen einer 
Speicherzelle führen kann. Durch Wahl der Oxidschichtdicke kann man die 
Lebensdauer erhöhen, jedoch nimmt auch auch die Zugriffsgeschwindigkeit 
ab und der benötigte Platz pro Zelle nimmt zu.
Wie so oft ein Tradeoff:

https://people.eecs.berkeley.edu/~tking/theses/mshe.pdf

http://ecee.colorado.edu/~mcclurel/man537.pdf

Tip: Auf Englisch suchen, die Fachwelt ended halt nicht in Deutschland 
;-)

von Stefan F. (Gast)


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> Ich hab ein Projekt (Hobby nicht beruflich) in dem ich ein
> Zahlenwert in einen persistenten Speicher schreiben muss.

Dann halte dich einfach an die Angaben aus dem Datenblatt des konkreten 
Chips. Mit einem Wear-Levelling Algorithmus wird es zudem ziemlich egal, 
ob die die einzelnen Zellen 10.000 mal oder 100.000 mal beschreiben 
darfst, da du die Belastung einfach auf viele Zellen verteilst.

> Auch eine gute Methode den Thread für den TO nicht mehr zugänglich
> zu machen ist ihn in den Offtopic Bereich zu ziehen.

Angemeldete User haben das Problem nicht, da es für sie eine Liste der 
"Threads mit meinen Beiträgen" gibt.

von Soul E. (Gast)


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Tobias K. schrieb:

> Das ist mein Problem. Alle mir zu Gesicht gekommenen Darstellungen einer
> EEPROM oder Flash Speicherzelle sind gleich. Alle haben einen MISFET mit
> Floating Gate usw..

Transistoren haben auch alle die gleiche Struktur. Zwei n-dotierte 
Halbleiterschichten und eine p-dotierte dazwischen, oder umgekehrt. 
Trotzdem gibt es da sehr unterschiedliche Bauteile für sehr 
unterschiedliche Anwendungsbereiche. Die speziellen Eigenschaften werden 
über die Geometrie und die Prozessparameter eingestellt.

Das Gleiche gilt für EEPROM und Flash(tm)ROM. Sollen die Zellen schnell 
sein oder langlebig? Einzeln löschbar oder nur als Page? Haben wir einen 
exklusiven Prozess oder müssen wir den nehmen, mit dem das Rechenwerk 
hergestellt wurde? Entsprechend werden Geometrie und Prozessparameter 
gewählt, und das ergibt die im Datenblatt genannten Eigenschaften.

von Tobias K. (tobiaskr)


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ddd d. schrieb:
>...

Vielen Dank. Die Erklärung und die Dokumente haben mir sehr viel 
gebracht. Genau das habe ich gesucht. :-)

Stefan U. schrieb:
>> Ich hab ein Projekt (Hobby nicht beruflich) in dem ich ein
>> Zahlenwert in einen persistenten Speicher schreiben muss.
>
> Dann halte dich einfach an die Angaben aus dem Datenblatt des konkreten
> Chips. Mit einem Wear-Levelling Algorithmus wird es zudem ziemlich egal,
> ob die die einzelnen Zellen 10.000 mal oder 100.000 mal beschreiben
> darfst, da du die Belastung einfach auf viele Zellen verteilst.

Jop ist bereits alles programmiert mit eigener Speicherverwaltung, 
Redundanz, Fehlerbehandlung usw..

soul e. schrieb:
>> Das ist mein Problem. Alle mir zu Gesicht gekommenen Darstellungen einer
>> EEPROM oder Flash Speicherzelle sind gleich. Alle haben einen MISFET mit
>> Floating Gate usw..
>
> Transistoren haben auch alle die gleiche Struktur. Zwei n-dotierte
> Halbleiterschichten und eine p-dotierte dazwischen, oder umgekehrt.
> Trotzdem gibt es da sehr unterschiedliche Bauteile für sehr
> unterschiedliche Anwendungsbereiche. Die speziellen Eigenschaften werden
> über die Geometrie und die Prozessparameter eingestellt.
>
> Das Gleiche gilt für EEPROM und Flash(tm)ROM. Sollen die Zellen schnell
> sein oder langlebig? Einzeln löschbar oder nur als Page? Haben wir einen
> exklusiven Prozess oder müssen wir den nehmen, mit dem das Rechenwerk
> hergestellt wurde? Entsprechend werden Geometrie und Prozessparameter
> gewählt, und das ergibt die im Datenblatt genannten Eigenschaften.

Ja das stimmt. Da war ich wohl etwas zu naiv. Die Hersteller werden ja 
auch nicht ihre genauen Pläne offen legen...


Ich möchte mich bei allen Helfern bedanken. Für mich wäre das Thema 
damit geklärt.

Gruß
Tobias

von Ddd D. (dds)


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Tobias K. schrieb:
> Vielen Dank. Die Erklärung und die Dokumente haben mir sehr viel
> gebracht. Genau das habe ich gesucht. :-)

Kein Problem, man sieht sich ;-)

von Bodi B. (trafficjam)


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meine frage wäre die, ist es so, wenn man einen flash, der über ein jahr 
stetig sehr intensiv beschrieben wurde lange zeit nicht mehr benutzt 
wird, löschen sich die darauf festgehaltenen daten und verpflichtungen 
oder versprechen einfach von selbst und kann der flash dann wieder neu 
mit ganz anderen usern benutzt werden oder bleiben die alten daten 
bestehen und werden bei bedarf wieder reaktiviert?

von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


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Bodi B. schrieb:
> löschen sich die darauf festgehaltenen daten und verpflichtungen oder
> versprechen einfach von selbst und kann der flash dann wieder neu mit
> ganz anderen usern benutzt werden

Da ein Flash-ROM nur Daten, aber weder Verpflichtungen, Versprechungen 
oder gar User speichert, kann Deine Frage nur eingeschränkt beantwortet 
werden.

Gespeicherte Daten bleiben eine spezifizierte Zeit lang erhalten (im 
Datenblatt als "retention time" bezeichnet), das ist ein Zeitraum von 
i.d.R. zehn bis zwanzig Jahren. Danach sind die Daten nicht schlagartig 
weg, sondern es beginnen vermehrt Lesefehler aufzutreten.

Wenn das Flash-ROM durch viele Schreibzyklen vorgealtert ist, wird die 
"retention time" sich möglicherweise verkürzen. Auch die 
Umgebungsbedingungen (in erster Linie die Temperatur) haben einen 
Einfluss auf die "retention time".

Informationen darüber sind den Datenblättern der Hersteller zu 
entnehmen.

von Bodi B. (trafficjam)


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Lieber rufus t firefly.

Mein flash kann das.
Den user speichert er natürlich nicht.
Der beflasht ihn.
Aber den rest speichert er.
Glaube mir.
Aber eben nur zeitlich beschränkt wie mir scheint.

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