Las memorias flash

No cabe ninguna duda que las memorias flash son uno de los dispositivos más importantes en el arsenal informático de muchas usuarios, independientemente del conocimiento que estos tengan de la materia. Empezar el día sin contar con un buen café y una memoria flash puede convertirse rápidamente en una pesadilla. Esto es así ya que las memorias flash hoy en día son una de las formas más seguras y prácticas de poder almacenar y transportar con nosotros todo tipo de archivos, desde video, audio, imágenes y documentos de la manera más fácil que se pueda imaginar.

Físicamente, la memoria flash es un dispositivo pequeño, pero que nos permite guardar grandes cantidades de documentos y mantenerlos seguros con nosotros, listos para ser usados sin depender de Internet, la nube o el correo electrónico, y sobre todo, de manera privada. Y además es una de las formas más sencillas de compartir archivos y documentos con otros dispositivos como tablets, smartphones y computadoras, tanto de escritorio como las de tipo notebook.

Aunque parezca increíble, todavía existen personas que no se han dado cuenta de la increíble utilidad de las memorias flash, y de todas las ventajas que podemos obtener si siempre llevamos con nosotros un dispositivo de almacenamiento tan interesante como éste. Por ello en este post conoceremos todo lo relacionado con las memorias flash, es decir cómo funcionan, cuáles son sus capacidades de almacenamiento más comunes, los tipos de memorias flash que existen y mucho más.

Que es una memoria Flash?

Antes de comenzar a explicar qué es una memoria Flash, debemos destacar que entre muchos usuarios existe una confusión acerca de este tema. La memoria flash es básicamente un chip de memoria que brinda la posibilidad de escribir y leer datos en distintas ubicaciones al mismo tiempo, no el dispositivo de almacenamiento que tiene integrado dicho chip. En este sentido podemos decir que un pendrive en su interior cuenta con una memoria de tipo flash, el pendrive o tarjeta de memoria no es una memoria flash per se, contienen una memoria flash en su interior.

La posibilidad de poder leer y escribir datos simultáneamente en distintas secciones de la memoria, le permite a la memoria flash ser utilizada en un amplio rango de dispositivos que requieran la necesidad de transportar y almacenar datos, como por ejemplo cámaras fotográficas, reproductores MP3, smartphones y tablets a través de tarjetas de memoria y pendrives y muchos otros aparatos en donde sea necesario guardar datos.

Técnicamente, la memoria flash es una evolución de una tecnología un poco más antigua, las memorias de tipo EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), lo que en español significa “Memoria de solo lectura programable y borrable eléctricamente”. Esto significa que el chip podía programarse, reprogramarse y borrarse electrónicamente. El problema más importante de las EEPROM es que sólo se podía almacenar o leer datos sobre una sola celda de memoria a la vez.

Al ser un dispositivo derivado de esta tecnología, las memorias flash, también pueden programarse, es decir grabar datos en ellas, borrarlos y volver a almacenar otros datos. La diferencia más importante entre las dos tecnologías, la EEPROM y las memorias flash es que las segundas pueden realizar todos los procedimientos de lectura y escritura mucho más rápido que la primera, debido a su capacidad de almacenar y leer datos de forma simultánea en múltiples celdas de memoria a la vez.

Las memorias flash, además de la mejor velocidad de operación para grabar y leer datos, también ofrece otras características, siendo una de las más importantes la posibilidad que brindan de que la información almacenada en ellas cuando la desconectamos de la alimentación eléctrica no se pierde, es decir que se trata de una memoria no volátil.

Asimismo, no en su interior no se incluyen partes móviles, por lo cual son muy resistentes al maltrato, y además livianos y pequeñas, perfectamente aptas para llevarlas con nosotros en cualquier escenario en el cual necesitemos estar.

En la actualidad son muchas las aplicaciones de las memorias flash, un ejemplo de ello son las unidades de almacenamiento SSD, las cuales contienen chips de tipo NAND, una clase de memoria flash que veremos más adelante en este mismo post.

Historia de la memoria flash

Podría decirse que el comienzo de la historia de la memoria flash comenzó en los laboratorios de la firma Bell, en el año 1967. Allí se inventó un dispositivo de memoria de tipo de puerta flotante que le permitía a un semiconductor, en este caso, a un transistor, almacenar un valor digital de 0 o 1 sin necesidad de tener un suministro eléctrico constante para mantener dicho valor. Con este invento como base, llega más tarde en los laboratorios de Hughes Electronics la primera puerta flotante EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory).

Sin embargo, no fue hasta mediados de la década de 1980 que Fujio Masuoka y su equipo, trabajando en los laboratorios de Toshiba, crearon la memoria Flash en base a las investigaciones sobre las memorias EEPROM. El nombre “Flash” surgió aparentemente de Shoji Ariizumi, colaborador de Masuoka , a quien se le ocurrió el nombre debido a que el proceso de almacenar o borrar datos en la memoria lo hacía acordar al flash de las cámaras fotográficas por su velocidad.

En 1988, la recientemente fundada SunDisk, más tarde Sandisk, terminó de desarrollar una nueva arquitectura que combinaba controlador integrado, firmware y memoria flash, con el objetivo de emular como eran almacenados los datos en un disco duro tradicional. Sumado a la aparición de los estándares JPEG y MPEG, fueron el puntapié inicial para la producción de cámaras fotográficas económicas.

Otro salto importante en la historia de las memorias flash es cuando los principales fabricantes de PC comienzan a usar memorias de tipo flash para el almacenamiento de la BIOS, lo que ocurrió a principios de la década de 1990.

En 1995 ocurrió un suceso importante, ya que la firma Casio lanzó al mercado la cámara digital QV-11 con memoria de tipo flash en lugar de usar un rollo de película o un disquete. También el fabricante M-Systems comenzó a producir unidades de estado sólido basadas en flash, gracias a SanDisk que introdujo al mercado el primer chip flash MLC para aplicaciones SSD, de 34Mb Serial NOR Flash.

Al año siguiente, 1996 Toshiba introduce al mercado la tarjeta de memoria SmartMedia también llamada tarjeta de disquete de estado sólido, y al año siguiente se comenzaron a ver los celulares con memoria flash.

También aparecieron los primeros reproductores de MP3 basado en flash, las tarjetas Multimedia Card, las tarjetas Memory Stick y muchos otros desarrollos.

Ya para principios de la primera década del siglo XXI, los precios de las memorias flash de tipo NAND se hacen mucho más económicos, lo que permite instalarlos en todo tipo de dispositivos.

Cómo funciona la memora flash

Como pudimos ver hasta el momento, las memorias flash no son volátiles, es decir que no requieren de alimentación para conservar los datos, pueden llegar a alcanzar altas tasa de transferencia de datos tanto para la lectura como para la escritura, son muy económicas y además son muy resistentes a los daños, al calor y al mal trato diario, pero por sobre todo son muy fiables. Todas estas características las hacen ideales para que se las pueda instalar en todo tipo de dispositivos en los cuales se requiera almacenar información, como cámaras digitales y celulares, entre otros.

En la actualidad los tipos de memoria flash más comunes que se encuentran en el mercado son las memorias flash NOR, que si bien son la de mayor impacto económico en la construcción de dispositivos, pero que son en extremo fiables, y las memorias flash de tipo NAND, las que si bien pueden ofrecer en algunos escenarios mayores tasas de transferencia y capacidad de almacenamiento, además de ser más baratas para ser incluidas en dispositivos de gama baja, lo cierto es que son menos fiables debido a su diseño y construcción.

El funcionamiento de las memorias del tipo flash depende de su tecnología. Las memorias Flash, que como mencionamos son una evolución de las memorias de tipo EEPROM, y al igual que estas contienen una matriz de celdas con un transistor evolucionado con dos puertas en cada intersección. Si bien durante muchos años eran capaces de almacenar un solo bit de datos, con el paso de los años los ingenieros lograron que las memorias flash fueran capaces de almacenar más de un bit por celda alternando el número de electrones que almacenan.

A este tipo de memorias se las denomina vas memorias flash, llamadas también dispositivos de celdas multi-nivel, o Flash Multi-Level Cell (MLC).

Las memorias flash fueron diseñadas en torno a un tipo de transistor llamado FAMOS (Floating Gate Avalanche-Injection Metal Oxide Semiconductor) el cual básicamente se trata de un transistor NMOS con un conductor añadido localizado bien entre la puerta de control CG (Control Gate) y los terminales fuente/drenador contenidos en otra puerta FG (Floating Gate) o bien alrededor de la FG conteniendo los electrones que almacenan la información.

Memoria flash de tipo NOR

En las memorias flash de tipo NOR, cuando los electrones se encuentran en FG, modifican casi hasta a anular el campo eléctrico que puede generar CG cuando se encuentra activo. De esta modo, dependiendo de si la celda se encuentra con valores 1 ó a 0, el campo eléctrico de la celda es cierto o no. Esto significa que cuando se lee la celda dejando un determinado voltaje en CG, la corriente eléctrica fluye o no en función del voltaje que se encuentra almacenado en la celda.

La presencia o ausencia de corriente se detecta e interpreta como un 1 ó un 0, que se corresponden con un dato almacenado. En el caso de los dispositivos de tipo de celda multi-nivel, para controlar el número de electrones almacenados en FG e interpretarlos de forma correcta, es necesario detectar la intensidad de la corriente.

Para poder programar una celda de tipo NOR, es decir escribir datos en la misma, es necesario permitir el flujo de corriente desde la terminal fuente al terminal sumidero, para lo cual entonces se coloca en CG un voltaje alto para absorber los electrones y retenerlos en el campo eléctrico que genera. Este proceso es llamado “Hot-electrón injection”.

Para eliminar los datos de una celda en una memoria flash NOR, se emplea una técnica llamada “Tunneling”, el cual consiste en aplicar un voltaje bastante alto, inverso al empleado para atraer a los electrones, lo cual permite que los electrones abandonen la celda. Cabe destacar que este es el responsable del relativamente corto ciclo de vida de las memorias flash, ya que las celdas se deteriorar cuando se aplica dicho voltaje a conductores tan delgados.

Memoria flash de tipo NAND

En cuanto al funcionamiento de las memorias flash del tipo NAND, estas son un poco diferentes en relación a las memorias flash de tipo NOR. Las memorias flash basadas en puertas lógicas NAND utilizan un túnel de inyección para la escritura y para el borrado un túnel de “soltado”.

Otra de las grandes diferencias de las memorias flash del tipo NAND y las de tipo NOR es que las últimas son mucho más económicas de cara a su inclusión como unidades de almacenamiento en dispositivos. Sin embargo, también ofrecen otras ventajas, como por ejemplo mucha más resistencia a la operaciones a las que se la somete, lo que las hace más duraderas, pero este la contra es que sólo permiten el acceso a los datos de forma secuencial, más lento.

En la misma línea, y sumado también el hecho de que el sistema de borrado también sea más sencillo, las convierte en el tipo de memoria ideal para la construcción de pendrives y unidades de almacenamiento SSD más económicos para el mercado masivo de consumo.

Tipos de memorias Flash

Como sabemos, los usuarios se refieren a las memorias extraíbles, sean tarjetas, pendrives u otros dispositivos como memorias flash, lo cual en cierto punto no es correcto, ya que los términos “memoria flash” hacen referencia al tipo de chip y no al aparato en sí. Sin embargo, se utiliza extendidamente y todos lo usamos de esa forma.

En la actualidad en el mercado existen múltiples tipos de dispositivos que utilizan memorias flash para almacenar la información. Este hecho, lejos de ser una ventaja, es un problema, ya que en lugar de tener que preocuparse por otras cosas cuando usa su dispositivo, el usuario debe asegurarse que el tipo de memoria flash que usa su cámara, celular o GPS sea compatible con el resto de sus aparatos, ya que puede llegar a correr el riesgo de no poder usarlo para compartir información.

Es por ello que en el momento de elegir una memoria flash, debemos ser inteligentes y seleccionar un tipo de memoria que sea compatible en todos los escenarios, es decir un verdadero estándar de la industria. De este tipo de memorias flash existen varios tipos y modelos, siendo las más importantes las que se listan a continuación.

Secure Digital (SD) y Multimedia Card (MMC)	Estos son los tipos de memorias flasha más usados en la actualidad. En apariencia son idénticos, sin embargo la tarjeta SD posee una diferencia bastante importante, ya que permite encriptar los archivos para poder almacenarlos y mantenerlos seguros.
Memorias flash USB	Básicamente cuando escuchamos esta expresión, se refiere a los comunes pendrives que se conectan en cualquier puerto USB de la computadora o dispositivo. En la actualidad es el medio más importante de transporte de datos, ya que son ligeros, duraderos y seguros.
Sony Memory Stick (MS)	Esta memoria flash salió al mercado a finales del siglo pasado, con el objetivo de ser usadas en las cámaras digitales de Sony, su fabricante. Existen varios tipos de Memory Stick con diferentes capacidades, que pueden alcanzar hasta los 2 TB en las “XC Series”.
CompactFlash o CF Card	Aunque en la actualidad ya casi no tiene mercado, lo cierto es que se trató de uno de los tipos de memoria flash más utilizados, y aún hoy todavía es una elección para muchos usuarios.
SmartMedia	Este tipo de memoria flash es mucho más compacta que las CompactFlash, siendo su característica más importante que contaban con una memoria de tipo EEPROM.
XD Picture Card	Este tipo de memorias flash reemplazaron a las SmartMedia ya que ofrecían mejores características que estas últimas, como por ejemplo su tamaño.
IBM Microdrive	Este tipo de dispositivo no trata específicamente de una memoria flash, ya que es básicamente es un híbrido entre esta tecnología y un disco mecánico.
Discos SSD	Este tipo de dispositivo cuenta en su interior con memorias flash de tipo NAND, por lo cual deben ser contados en este listado. Son la tecnología con la que se está reemplazando actualmente a los discos duros mecánicos.

Capacidad de las memorias flash

Cabe destacar que la capacidad de las memorias flash ha ido incrementándose de manera bastante significativa en los últimos años, así como su precio, mucho más barato por Mb que hace una década atrás.

Hoy en día podemos encontrar dispositivos como pendrives que pueden llegar alcanzar hasta 256 GB, y discos SSD que pueden alcanzar fácilmente los 480 Gb. de capacidad.

Beneficios de las memorias Flash

Las memorias flash proveen de muchos beneficios, los cuales son aprovechados por multitud de dispositivos. Algunas de las razones principales por las cuales estos tipos de chips se han convertido en un estándar de la industria son por ejemplo, su capacidad de ser regrabada hasta un millón de veces, pudiendo almacenar esta información hasta por 10 años sin alterarse.

Otro punto favorable de las memorias flash es su portabilidad, lo que permite que se las pueda instalar en dispositivos con cualquier tipo de forma, ofreciendo al usuario una portabilidad sin igual, por lo que se las puede transportar sin ningún tipo de problemas.

Por supuesto, en el tema de su reducido tamaño, influye que la memoria no tenga ningún tipo de parte móvil, lo que también permite que su funcionamiento sea completamente silencioso. Asimismo, esta condición de estar libres de partes mecánicas logra que los dispositivos flash también sean duraderos y tengan una elevada resistencia a los golpes y las caídas.

Lo mismo sucede con la temperatura que las memorias flash son capaces de soportar. Esto permite que las mismas puedan ser usadas en escenarios extremos sin peligro que se dañen o que se degraden los datos que almacenan.

Otra excelente ventaja de las memorias flash es que son capaces de almacenar datos sin necesitar de una fuente de alimentación permanente, es decir que no deben estar conectadas a nada para mantener la información. En el único momento en que necesitan de energía es cuando tenemos que almacenar o leer los datos que contienen. También consumen mucho menos energía, lo que es una buena noticia para los dispositivos portátiles como notebooks, celulares y tablets.

Asimismo, la velocidad de acceso a los datos que contiene es verdaderamente alta, mucho más que la tasa de transferencia de los discos duros mecánicos tradicionales. Esto permite que se puedan realizar mucha más cantidad de operaciones al mismo tiempo.

Sin embargo, la mayor ventaja de las memorias flash es su facilidad de uso, ya que la mayoría de las implementaciones de este tipo de chip de memoria son a través de puertos USB, un tipo de puerto presente en todo tipo de dispositivos.

Cuidados de las memoras Flash

Los cuidados que tenemos que tener con las memorias flash tienen más que ver con la seguridad de los datos que almacenan que con motivos físicos, ya que son dispositivos bastante fuertes. Sin embargo, un mal cuidado, es decir si tratamos deliberadamente mal una memoria de este tipo, puede llevarnos a perder toda la información que tenemos almacenada en ella de manera irrecuperable.

Es decir que si no tomamos los recaudos básicos para cuidad nuestra memoria flash, como por ejemplo no dejar que se moje, exponer la misma al sol o al calor extremos durante muchas horas y la sometemos a malos tratos mecánicos, por más sólida que sea su construcción y su diseño, perderemos todos los datos de la memoria, y aunque a veces podemos recuperarlos, no siempre el escenario es tan favorable.

Ahora, si somos usuarios que cuidamos de nuestros dispositivos, tampoco significa que estemos exentos de todo peligro, ya que las memorias flash no ofrecen ningún tipo de seguridad con respecto al acceso a los datos que contienen.

Es decir que si nuestra tarjeta de memoria, pendrive o disco SSD es accedido por personas malintencionadas, no existe mecanismo alguno para evitar que puedan hacer cualquier cosa con nuestros archivos.

En este mismo sentido, el hecho de que las memorias flash sin reducidas en tamaño, podría resultar en pérdida, es por ello que debemos almacenarla de manera cuidadosa y a buen resguardo, y evitar lo mencionado en el párrafo anterior.

Otro punto en donde tenemos que poner especial atención cuando usamos memorias flash es con respecto a los virus. En este sentido, si solemos usar nuestra memoria flash para traspasar información entre varias computadoras, debemos tener presente que debemos realizar un buen análisis de la misma con un antivirus de confianza, ya que siempre estamos en peligro de habernos contagiado con alguna amenaza.

El futuro de las memoras Flash

Las memorias flash nos acompañarán durante mucho tiempo, ya que su futuro se encuentra asegurada debido a que es un campo en constante desarrollo. Pero además gracias a que la masificación de electrodomésticos inteligentes y dispositivos cada vez más pequeños, ya que cada uno de ellos necesita de un medio de almacenamiento de datos pequeño, preciso, económico y eficaz, algo que solo pueden ofrecer las memorias flash.

Aunque el almacenamiento de datos de estos electrodomésticos puede estar discutido, ya que existen quienes aseguran que la nube es el futuro del almacenamiento, lo cierto es que presenta problemáticas que las memorias flash no, como por ejemplo la necesidad de estar siempre conectados a Internet.

Por este motivo, el futuro de las memorias flash está asegurado, ya que su demanda aumenta con la cantidad de dispositivos que salen al mercado cada día, y hasta el momento en que aparezca otro tipo de almacenamiento mejor o más competente que las memorias flash, pueden pasar varias décadas. Además debemos tener en cuenta que el campo de las memorias flash se encuentra en constante desarrollo, lo que permite estándares cada vez más rápidos y seguros.

Por todos estos motivos, la memoria flash estará con nosotros durante muchos años más. Y si tenemos en cuenta los avances que se han hecho con este tipo de chips de memorias, en un tipo podremos contar con dispositivos que aprovechen al máximo sus características.

Por ejemplo, podemos pensar fácilmente en un dispositivo completamente integrado que utilice memoria de tipo NAND para el almacenamiento y las nuevas características de energía y potencia de los procesadores modernos, además de su cada vez más reducido tamaño, para conseguir una computadora con un tamaño limitado sólo por los conectores necesarios para darle energía y enchufar los diferentes periféricos de entrada y salida.

Por todo esto la memoria flash tiene su futuro asegurado, y en campos bien definidos, aprovechando de este modo las características de cada uno de los tipos de memoria flash que existen. Todos aquellos dispositivos que gestionen información que debe ser tratada de manera muy cuidada, empleará memorias de tipo NOR, las cuales como explicamos, son más caras, pero ofrecen mejores características de seguridad y eficiencia, dejando a las memorias NAND, más baratas y fáciles de producir, para la electrónica de uso masivo, como por ejemplo GPS, teléfonos celulares, cámaras de fotos y demás.