Allgemeine Funktionsweise

USB Stick

Um auf einem Flash Speicher (Flash Karte, USB-Stick etc.) Daten und Informationen sicher ablagern zu können, bedient sich diese Technologie an elektrischen Ladungen, die in so genannten "Floating Gates" auf einem speziellen Transistor angelegt werden können. Diese Funktionsweise unterscheidet sich natürlich Grundlegend von denen bei optischen Datenträgern oder Magnetfestplatten. Die jeweilige Ladung ist letztendlich dafür verantwortlich, wie leitfähig die darunter liegenden Kontakte am Transistor sind, um die Informationszelle mit Daten zu bestücken. Dadurch kann man eine Bitweise Zuordnung erreichen. Das Floating Gate ist jedoch elektronisch vollständig von allen anderen Komponenten durch eine Oxidschicht isoliert, damit die gespeicherte Ladung, also die Information auf der Datenzelle darunter, auch wirklich in ihr gespeichert bleibt und auch über längere Zeit nicht verloren gehen kann. Unter normalen Umständen wäre durch diese Isolation eine Übertragung natürlich nicht möglich, da die Isolation sie blockieren würde. Der Flash Speicher bedient sich deshalb am so genannten Tunneleffekt (aus der Quantenmechanik), der es ermöglicht, Ladungen auch durch ein nicht-leitendes Material zu übertragen. Üblicherweise, also laut Konvention, wird ein geladenes "Floating Gate" als 1 gedeutet und ein ungeladenes als 0. Eine andere Zuordnung ist jedoch auch möglich, wird aber üblicherweise nicht realisiert. Jedes einzelne Bit wird somit über das "Floating Gate" übertragen.

Ein Flash Speicher besteht aus einer Anzahl an Speicherelementen, die natürlich in ihrer Menge abhängig von der Speichergröße sind. Wichtig zu bemerken ist, dass für das erneute Beschreiben einer bereits mit Information bestückten Datenzelle, das vorhergehende Löschen dieser notwendig ist. Der Grund hierfür ist jener, dass man die Bits in einem Flash Speicher immer nur von 1 nach 0 verändern kann. Nur ein Löschvorgang ermöglicht es, diesen Zustand in die andere Richtung zu ändern. Zusätzlich existieren diverse Routinen, die das ungewollte Beschreiben von falschen Sektoren verhindern. Dadurch wird deutlich, dass es eben einen eigenen Controller benötigt, um die ganze Organisation zu übernehmen. Nicht jeder Flash Speicher besitzt einen solchen Controller, was es bei manchen Modellen notwendig macht, dass das Trägergerät über einen solchen Controller verfügt. Ohne der notwendigen Organisation wäre es nicht möglich, mit Flash Speichern zu arbeiten.

Der Löschzyklus:
Der Flash Speicher an sich hat durch seine spezielle Technologie leider auch eine relativ fix vorgegebene Lebensdauer, die je nach Hersteller variiert. Grundsätzlich kann man davon ausgehen, dass man zwischen 10.000 und 1.000.000 Schreib- oder Löschzugriffe tätigen kann, bevor ein möglicher Datenverlust auftritt. Der Grund hierfür ist die Abnutzung der isolierenden Oxidschicht, die verhindert, dass die eigentlich gespeicherte Ladung nicht abfließen kann. Bei jedem Schreib- bzw. Löschvorgang, wird diese Oxidschicht ein wenig beschädigt. Durch langsame aber sichere Abnutzung dieser Schicht, kann es nach einer gewissen Zeit unweigerlich zum traurigen Datenverlust kommen. Die vom Hersteller angegebene Lebensdauer ist aber keineswegs definitiv. Sie dient rein als Richtwert und kann im Prinzip auch weit überschritten werden. (Einzelne Blöcke sind bereits bei der Auslieferung beschädigt). Wer sich aber darauf verlässt, der wird seine Daten wohl früher oder später verlieren.

Wichtig zu bemerken ist jedoch, dass ein Lesevorgang keinen negativen Effekt auf die Integrität dieser Isolation hat und davon lediglich die Schreibvorgänge betroffen sind.