בכדי לדבר על זכרונות מבוססי סיליקון, יש להבין תחילה מהם טרנזיסטורים. טרנזיסטורים הם הרכיבים האלקטרוניים שבהם משתמש המיחשוב המודרני. חשיבות הטרנזיסטור היא בכך שהוא יכול לאפשר או למנוע מעבר זרם חשמלי בצורה נשלטת, ובכל לאפשר פעולות שמתורגמות לחישובים.
דימוי מקובל לטרנזיסטור הוא צינור עם ברז שנשלט על יד מתג חשמלי. אם נסגור את המתג, הברז יפתח, ומטענים חשמליים יוכלו לזרום בצינור. במציאות, הטרנזיסטור בנוי מקבל חשמלי שצדו האחד עשוי מתכת (“שער הטרנזיסטור”), צדו השני עשוי סיליקון וביניהם שכבת חומר מבודד (דו-תחמוצות הסיליקון). כשטוענים את הקבל (ובאנלוגיה: "סוגרים את המתג"), המטען החשמלי שמצטבר בשכבת הסיליקון מקטין את ההתנגדות החשמלית, ומאפשר מעבר זרם (ובאנלוגיה: "הברז נפתח, ומים זורמים בצינור "). אם נחבר הרבה טרנזיסטורים כאילו, נעביר חלק מהמתגים למצב מופעל (מצב "1"), וחלקם לא (מצב "0"), נוכל לשמור על ערכים שונים, מה שקרוי "זיכרון".
ומה הקשר לזיכרון? במחשב, נשמר כאוסף של אחדות ואפסים שיכולים לייצג ספרות, אותיות או מידע אחר. אם נקבע שטרנזיסטור מופעל מייצג את הספרה 1 וטרנזיסטור כבוי את הספרה 0, נקבל דרך לשמור מידע; למשל, אם יש שני טרנזיסטורים, האחד מופעל והשני כבוי, הם ייצגו את המספר הבינארי 10 - או את הספרה ״2״. בצורה זו, באמצעות מספיק טרנזיסטורים, נוכל לייצג כל פיסת מידע ולשמור אותה באופן פיזי.
הבעיה? אם ננתק את אספקת החשמל מאוסף הטרנזיסטורים שלנו, יסגרו כל הברזים וכל הטרנזיסטורים יעברו למצב 0 - כבוי. כלומר, המידע ישמר רק כל עוד אספקת החשמל למערכת הטרנזיסטורים שלנו עובדת.
מה ניתן לעשות כדי לשמור על מצב הזיכרון?
אפשרות אחת היא סוללה נטענת קטנה שתהייה צמודה לכל מתג חשמלי. כל סוללה תטען או תפרק בשליטת המתג, אולם היא תשמור על מטענה גם כאשר נכבה את החשמל. שיטה זו נראית ישימה במפעל עם צינורות וסוללות, אולם, האם ניתן לעשות משהו דומה על רכיב סיליקון המכיל מיליוני טרנזיסטורים?
מסתבר שכן. בשנת 1980, הציגו חוקרים מחברת פוג'יטסו פיתוח חדשני: בנוסף לשער המתכתי הקיים בטרנזיסטור, הם שמו שער מתכתי נוסף בתוך שכבת התחמוצת המבודדת. שער זה היה מבודד מהסביבה ונקרא על כן “שער צף”. אולם, כאשר שמו מתח גבוה על הקבל, המטענים חדרו מבעד לשכבת התחמוצת והצטברו בשער הצף - כלומר, אנלוגי לטעינת סוללה! כיוון שהשער הצף מבודד מהסביבה, המטען שבו כלוא היטב ולא זולג החוצה. לכן, הזכרון נשמר יציב, גם כשמנתקים את המתח ולא נהרס עם הזמן. הם קראו לזיכרון זה זיכרון הבזק [2,1] (" flash memory")
פיתוח זה היה פריצת דרך משמעותית. בשנת 1988, הציגה חברת אינטל גרסה מסחרית ראשונה, ומאז העולם חווה קפיצות גדולות בתחום, כולל שיפורים טכנולוגיים, הגדלת נפח הזיכרון והוספת יישומים חדשים. חברות הטכנולוגיה מציעות שפע פתרונות הכוללות סוגים שונים כרטיסי זיכרון (למשל SD, דיסק-און-קי) וכונני SSD.
כיום, העלאה ושיתוף נתונים דרך זיכרון ה"ענן" הופכים לנפוצים. אולם, יש מגבלות בשיטה זו. נניח שאתם נמצאים בחיפה, ורוצים לשלוח לחברים באילת קבצים גדולים בנפח של 256GB. אם תנסו להעלות אותם לענן דרך רשת סלולרית דור- 4 (מהירות העלאה: 50 Mbps ) ,זה יתמשך למעלה מ-11 שעות.
כיצד ניתן לזרז? בימינו, תוכלו לקנות דיסק-און-קי בנפח כזה במחיר סביר. קישרו אותו ליונת דואר ושילחו אותה לאילת. היונה עפה במהירות של כ-50 קמ"ש, וכנראה תגיע לאילת כעבור כ-8 שעות, הרבה לפני סיום הטעינה לענן. אכן, כשמדובר בנפחים גדולים, יונת הדואר תנצח את התקשורת הסלולרית בזכות התקן "דיסק-און-קי" שמספק נפח זיכרון ענקי במחיר ובמשקל נמוכים, ובקלות שימוש.
אחת הבעיות המרכזיות של זיכרון פלאש הוא שכתיבה חוזרת על אותו תא זיכרון פעמים רבות יכולה להרוס את שכבת התחמוצת ולקלקל אותו. כדי להמשיל זאת, דמו את עצמכם כותבים על דף נייר בעיפרון, מוחקים וכותבים חלקים שוב ושוב. אם תמחקו הרבה פעמים אזור מסוים בדף, אתם עלולים ליצור בו חור! דרך אחת להקטין את חומרת הבעייה היא לעשות החלפות מקום, כך שלא תאלצו למחוק כל פעם את אותם המקומות, ועל ידי כך אתם תקטינו את קצב הבלייה. באופן אנלוגי, תכנה שרצה ברכיבי הפלאש עוקבת ומזהה את הכתובות שכותבים אילהן פעמים רבות ומשנה את מיקומם הפיזי בצורה דינמית, כך שהן ימצאו כל פעם בתאי זכרון שונים, ובכך מקטינה את תהליך ההזדקנות.
לבסוף, נציין למי שעדיין לא יודע: טכנולוגיית דיסק און קי היא המצאה "כחול לבן". היא פותחה על ידי היזם דב מורן בחברה שהקים "אם-סיסטמס" ב1988, חברה שנרכשה על ידי סאנדיסק בשנת 2006. ההתקנים הראשונים שיצאו בשנת 1999 היו בנפח טיפוסי של 16MB. אולם מאז הנפח עלה פי 16,000 ויותר. בנוסף, חברת סנדיסק שהיא אחת החברות המובילות בשוק זיכרון הפלאש, הוקמה על ידי הישראלי אלי הררי, ויש לה סניף מרכזי בישראל.
אכן, כמו שאמר פעם חכם:" אין צורך להמציא כל פעם את הגלגל מחדש, אלא אם כן אתם בתעשיית הגלגלים. אבל אז אתם צריכים לנוע כל הזמן קדימה, כדי להישאר במקום ולא להתגלגל אחורה" – זה מה שהחברות המפתחות רכיבי זיכרון עושות שוב ושוב.