La memoria flash
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Las tarjetas flash permiten almacenar gran cantidad de imágenes de las videocámaras
Foto: Archivo
Cuando Apple lanzó el iPod nano, la más delgada encarnación a la fecha de su preciado reproductor musical, en septiembre pasado, atrajo mucha atención. Mientras los consumidores miraban fascinados su esbelto diseño, los analistas lo elogiaron como un hito en la industria del almacenamiento de datos. En tanto el iPod original utilizaba un disco duro relativamente robusto y de alto consumo de energía para almacenar música, el iPod nano emplea chips de memoria flash, pequeños, silenciosos y resistentes, que retienen los datos aunque se desconecte la energía. Es una ilustración vívida de la forma en que la memoria flash avanza hacia mercados previamente dominados por otras tecnologías de almacenamiento: no sólo discos duros en reproductores de música, sino el rollo en las cámaras fotográficas y la cinta magnética en las de video.
El flash se encuentra por doquier. Las cámaras digitales usan tarjetas flash de inserción para guardar fotos. Los memory sticks, basados en el flash, o las memorias de llavero han destronado a los discos flexibles como la forma más fácil de transportar datos. Los teléfonos móviles y las computadoras de mano utilizan la memoria flash para almacenar programas, documentos, pistas musicales y fotos. Y hay mucho flash que no se ve, la cual almacena en silencio datos fijos y de configuración en automóviles, consolas de juego, impresoras, módems, sistemas de rastreo por satélite y demás.
En 2005 las ventas globales de tarjetas flash sobrepasaron 19 mil millones de dólares, informa Alan Niebel, analista de semiconductores en Web-Feet Research: suficiente para comprar 40 megabytes de flash para cada persona en la Tierra. Es tal la demanda en productos de consumo, que en noviembre Intel y Micron Technology, dos grandes fabricantes de chips que normalmente compiten entre sí, lanzaron una firma conjunta de 5 mil millones de dólares, llamada IM Flash Technologies.
Entretanto, el flash continúa expandiendo su influencia. Los fabricantes japoneses de cámaras de video llevan años ofreciendo apoyo flash (para que el video se grabe directamente en las tarjetas), y en la Exposición de Electrónica de Consumo, realizada en enero pasado en Las Vegas, Nevada, Sanyo ofreció un avance de lo que dice ser la primera cámara capaz de grabar video de alta definición en una tarjeta de memoria flash. Saldrá a la venta este mes, apenas dos años después de la primera cámara de video de disco duro, y cuatro del advenimiento de las primeras cámaras capaces de generar DVD grabables. Parece que el flash amenaza con remplazar toda tecnología de almacenamiento.
Cierto, la cámara Sanyo graba sólo unos 20 minutos de video de alta definición en una tarjeta de un gigabyte. Pero a medida que estas tarjetas aumenten en capacidad y reduzcan su precio, la distancia con otros medios de almacenamiento se reducirá. Y, como demuestra el iPod nano, la capacidad no lo es todo: uno de cuatro gigabytes o almacenamiento flash cuesta 250 dólares, apenas 50 menos que un iPod "tradicional" con un disco duro de 30 gigas. Puede que los productos de flash tengan menos capacidad de almacenamiento a cierto nivel de precio, pero son más pequeños, esbeltos, resistentes y requieren menos energía de baterías que los dispositivos basados en tecnologías de almacenamiento mecánico, lo cual aumenta su atractivo.
Además, muchos fabricantes de sistemas de memoria flash destinados al almacenamiento de datos utilizan una técnica denominada de nivelación, que consiste en desplazar los datos alrededor del chip para que cada celda se "gaste" lo más uniformemente posible.
Flashback
Los orígenes de la memoria flash se remontan a 1967, cuando Simon Sze y Dawon Kahng, investigadores de los laboratorios Bell, de Nueva Jersey, idearon un nuevo dispositivo semiconductor de memoria en el que se podía almacenar y actualizar información, y que no era "volátil", es decir, conservaba su contenido aunque se cortara la energía. Era una novedad, porque la mayoría de la memoria de semiconductor era de acceso aleatorio (RAM, por sus siglas en inglés), cuyo contenido puede cambiar, pero olvida todo cuando la energía se va, o de sólo lectura (ROM, ídem), que nunca olvida, pero no se puede reprogramar.
La belleza de este diseño radicaba en su simplicidad. Requería apenas una pequeña modificación a un transistor de efecto de campo, bloque básico de construcción de la mayoría de los microchips. Los transistores usan poco voltaje, aplicado a la "puerta" del transistor, para controlar el flujo de una corriente grande. Los ceros y unos de información digital que pululan dentro de una computadora corresponden a que los transistores estén encendidos o apagados.
La innovación de los investigadores fue agregar una segunda puerta a la mitad del transistor, llamada puerta "flotante" porque está aislada por una delgada capa de óxido. (La puerta original del transistor se conoce como puerta de control.) En un principio la puerta flotante no interfiere con el funcionamiento del transistor, pero al aplicar un voltaje apropiado a través de la capa de óxido los electrones la traspasan y quedan atrapados en la puerta flotante, donde permanecen aunque se desconecte la energía. Si hay suficientes electrones en la puerta flotante, comienzan a interferir con el trabajo del transistor, de modo que un voltaje aplicado a la puerta de control ya no controla el flujo de corriente a través del transistor. Este flujo puede detectarse utilizando circuitos externos.
El transistor modificado puede así servir de celda de memoria. Cuando no hay electrones en la puerta flotante, y el transistor funciona con normalidad, representa uno; cuando los electrones quedan atrapados en la puerta flotante y el transistor deja de funcionar, la celda representa cero. Lo crucial es que el proceso puede invertirse: un voltaje apropiado a través de la capa de óxido, aplicado en dirección opuesta, hace que los electrones la traspasen en sentido contrario y salgan de la puerta flotante, restaurando el transistor a su estado original y el valor almacenado a uno. Por consiguiente, la celda es a la vez programable y no volátil.
El doctor Sze, quien trabaja ahora en la Universidad Nacional Chiao Tung, de Taiwán, evoca la reacción inicial a este adelanto: "mi jefe me dijo, 'Simon, dime, ¿qué uso se te ocurre para este artilugio?' No se me ocurrió nada". En consecuencia, le dijeron que enterrara el resultado en una oscura revista para que un invento tan inútil no atrajera el escarnio de sus colegas. Con el tiempo la memoria de puerta flotante llegó a producirse, pero como era cara tendió a utilizarse en aplicaciones de nicho, como equipo militar y los primeros teléfonos móviles, que no eran aparatos para el mercado masivo.
Luego, en 1980, Fujio Masuoka, investigador de Toshiba, solicitó una patente para una novedosa variación de la memoria de puerta flotante. Su invento se llamó memoria "flash" porque permitía borrar con rapidez y facilidad secciones enteras de la memoria, aplicando un voltaje a un solo cable conectado a un grupo de celdas. El diseño del doctor Masuoka fue una transacción entre flexibilidad y costo. La capacidad de borrar individualmente cada celda de memoria hizo que la memoria ordinaria de puerta flotante resultara compleja, consumidora de energía y costosa. El diseño de Masuoka era menos flexible, porque requería borrar juntos grupos enteros de celdas, pero era mucho más barato.
Al igual que la memoria de puerta flotante, en un principio la idea de Masuoka no fue apreciada por sus superiores. "Mi trabajo cotidiano era desarrollar una RAM de un megabit", comenta. "En casa, después del horario de trabajo, trabajaba en desarrollar la memoria flash." Visto en retrospectiva, su invento fue un caso clásico de una mente bien preparada que ve una oportunidad donde otros ni siquiera se han dado cuenta de que había un problema. Por fortuna Masuoka entendía bien dos campos separados: la memoria de las computadoras y los sistemas de almacenamiento magnético. Su invento ofreció una transacción provechosa: un nuevo medio de almacenar y tener acceso a archivos de datos que era más rápido y resistente que un disco duro, aun si no podía competir con la memoria tradicional (RAM) en velocidad o flexibilidad de programación.
Traducción: Jorge Anaya