Flash ROM

微控制器具有存储程序和数据的存储器。程序存储器将存储微控制器正确运行所需的程序。在微控制器运行期间，不应重新写入程序。即使微控制器已关闭，它应该保存在存储器中。另一方面，存储在存储器中的数据可以更改，微控制器可以根据需要更改数据。在关闭电源的同时丢失存储器中的数据，这是容许的。微控制器中的存储器大致分为两类。它们分别是只读存储器（ROM）和随机存取存储器（RAM）。

ROM是只读存储器。数据不容易重新写入。有些ROM自从制造商发货后，就根本无法重新写入。但是如果执行指定的过程，数据可以写入到许多微控制器的大多数ROM中。在这种情况下，即使微控制器关闭，程序仍然存在于ROM中，并且可以在微控制器下次运行时读出。因此，能够保持数据的存储器即被称为非易失性存储器。Flash ROM也是一种非易失性存储器。

用于半导体集成电路的晶体管有三个端子。
这些端子如下图中的符号所示。

从电流方向来看，晶体管注入电流侧的端子称为“漏极”。晶体管抽出电流侧的端子称为“源极”。此外，用于控制流过晶体管电流值的端子称为“栅极”。栅极的电势越高，从漏极流入源极的电流就越多。（这里，我们将说明NMOS晶体管，但会省略对于细节的说明。半导体集成电路还有一种晶体管叫做PMOS晶体管。对于PMOS晶体管，观察电流的流向，其漏极和源极的作用是相反的。）

现在，各种结构已被用于flash ROM的存储单元。最基本的组成部分是浮栅。浮栅就像放硬币的口袋。如果把一个电子放在里面，电子就会留在其中。即使微控制器关闭后，这个电子仍会留在浮栅中。这就是非易失性存储器的基本机制。

flash ROM的存储单元将存储数据的两个值0和1。
存储哪个数据取决于浮栅中是电子还是空穴。如果浮栅中是电子，晶体管不会打开；因为电流不流动（该状态为0）。另一方面，如果浮栅中是空穴，晶体管就会发送电流。该状态为1。因此，可以通过0或1确定电流是否流入晶体管。

那么，一个电子是如何进入浮栅的呢？为此，需要将存储器单元放置在正常运行期间不会发生的特定环境中。否则，在正常运行过程中可能会发生意外写入。
将栅极电压设置为比正常值高3至5倍的电位。然后，电子通过电势牵引而跳入浮栅。如果栅极电压降到通常的电位，浮栅中的电子就不会移动，而是停在那里。
另一方面，如果电势关系反向进行，使源极成为高电位，电子很快就会从浮栅跳向源极方向。因此，电子空穴（空穴）将留在浮栅中。由于空穴的电荷为正，电流流过晶体管。
总而言之，写入Flash ROM的操作是指将一个电子放入浮栅还是从中取出一个电子。

半导体存储器一般由单元矩阵、行解码器、列解码器和检测电路组成。该组合结构对于ROM和RAM是相同的。

单元矩阵由保存数据、行和列的单个存储器（称为存储器单元）组成。存储单元将存储1位信息（0或1）。
解码器将选择该单元矩阵中的任意一个单元。解码器具有行解码器和列解码器，行解码器将选择矩阵的行，而列解码器将选择矩阵的列。
行解码器和列解码器选择的单元数据将由检测电路进行判断。检测电路将判断数据是“1”还是“0”。flash ROM也具有相同结构。

Flash ROM是一种非易失性存储器。我们有理由特别称之为“闪存”。请想像一下相机的闪光灯。它是一种能产生短暂闪光以照亮黑暗中物体的装置。它能瞬间照亮大面积区域。
Flash ROM能一次性地将存储器中所有单元（单元矩阵）的数据设置为1。也就是说，它能一下子从所有存储单元的浮栅中取出电子，并留下空穴。“闪存”是根据瞬间闪光的图像命名的。第一个发明这一概念的人是东芝的工程师。

Flash ROM中的数据将按如下方式重新写入。首先，Flash ROM在重新写入前具有许多数据为1或0的单元。然后，立即执行操作将所有单元的数据设置为1。最后，交替地写入数据0。对每个单元执行此操作。将所有单元设置为1，就可以将单元的数据从0更改为1。单个特定单元不能从0更改为1。

曾经的微控制器有一个掩模ROM。程序ROM中每个单元的数据都是在制造商工厂生产微控制器的过程中直接写入的。数据一旦写入，就不能重新写入。这种存储器叫做掩模ROM。

掩模ROM的优点是在任何情况下都不能更改程序。不过，这也可能是个问题。程序是由人编写的，所以可能存在错误。如果程序不能正常工作，则需要更改程序。更改掩模ROM的程序并不简单。若要编写程序到掩模ROM中，用户必须要求制造商进行。这将产生额外的费用，且需要耗费一个或两个月时间。微控制器必须允许用户可以自行重写程序。Flash ROM满足这个要求。一旦程序完成，用户可以自行编写程序以立即使用微控制器。随后他们就可以立即开始调试程序。如果出错，他们可以修复程序并再次写入微控制器。
（在Flash ROM之前还曾经有一种名为EPROM的可重写的ROM。该ROM使用光（紫外线）将一个单元的所有数据设置为1。）

Flash ROM还有一个优点。用户可以更改程序使其兼容更新的环境，以便继续使用同一个微控制器。这样可以减少库存项目的数量，以便于控制库存。此外，当Flash ROM安装到基板上时，程序可以重写，用户不必把它拆开。

带有Flash ROM的微控制器上市时价格相对较高，所以主要用于开发过程和试生产。但是使用Flash ROM可以消除生成掩模ROM模式的成本，并且由于半导体工艺的改进，使用Flash ROM的总成本已经低于掩模ROM。这些因素促进了Flash ROM的广泛使用。