闪存驱动器发明的历史和有趣的事实

发明人仅依靠自己的研究从零开始制造复杂的电气设备的情况极为罕见。通常，某些设备诞生于不同人在不同时间创建的多种技术和标准的结合处。让我们以普通的闪存驱动器为例。它是一种基于非易失性NAND存储器的便携式存储介质，并配有内置USB端口，用于将驱动器连接到客户端设备。因此，为了理解这种设备原则上如何在市场上出现，有必要追溯不仅存储器芯片本身，而且还存在相应接口的发明历史，没有它们，我们习惯的闪存驱动器将根本不存在。让我们尝试这样做。



支持擦除记录数据的半导体存储设备出现在半个世纪前：以色列工程师Dov Frohman于1971年创建了第一台EPROM。





Dov Frohman，EPROM开发人员



ROM在其创新时期非常成功地用于微控制器的生产（例如Intel 8048或Freescale 68HC11），但事实证明它们绝对不适用于创建便携式驱动器。EPROM的主要问题是擦除信息的过程太复杂：为此，必须在紫外线光谱中照射集成电路。它的工作方式如下：UV辐射的光子使多余的电子能量足以消散浮栅上的电荷。





EPROM芯片具有专用的擦除数据窗口，并用石英板覆盖，



这增加了两个不便之处。首先，只有借助足够强大的水银灯，才有可能在足够的时间范围内擦除此类芯片上的数据，即使在这种情况下，该过程也要花费几分钟。相比之下，传统的荧光灯会在几年内删除信息，如果放在直射的阳光下，则需要数周才能完全清洁它。其次，即使可以以某种方式优化此过程，仍然无法选择性删除特定文件：EPROM上的信息被完全擦除。



这些问题在下一代芯片中得到了解决。 1977年，Eli Harari（顺便说一句，后来创立了SanDisk，SanDisk成为了世界上最大的基于闪存的数据载体制造商之一），利用自动电子发射技术，制造了EEPROM的第一个原型-ROM，在其中擦除了数据，例如编程，完全是电动完成的。





SanDisk的创始人Eli Harari手持第一批SD卡之一



.EEPROM的操作原理与现代NAND存储器几乎相同：使用浮栅作为电荷载体，由于隧穿效应，电子通过介电层传输。存储单元的真正组织是一个二维数组，这已经使得可以寻址地写入和删除数据成为可能。此外，EEPROM具有非常好的安全裕度：每个单元最多可重写100万次。



但是在这里，一切也都变得不那么乐观。为了能够电擦除数据，必须在每个存储单元中插入一个额外的晶体管以控制写入和擦除过程。现在，每个阵列元素有3条导体（1列导体和2行导体），这使矩阵组件的布局复杂化，并导致严重的缩放问题。这意味着不可能创建微型且宽敞的设备。



由于已经存在现成的半导体ROM模型，因此继续进行进一步的科学研究，着眼于创建能够提供更密集数据存储的微电路。 1984年，当在东芝公司工作的Fujio Masuoka在电气和电子工程师协会（IEEE）举行的国际电子设备会议上展示了非易失性闪存的原型时，这些产品便获得了成功。





闪存的“父亲”不二雄增冈



顺便说一句，名字本身不是由不二雄发明的，而是他的一位同事有泉章二（Shoji Ariizumi），擦除数据的过程让他想起了闪电般的闪电（英文“ flash”-“ flash”）。与EEPROM不同，闪存基于MOSFET，在p层和控制栅极之间有一个额外的浮置栅极，从而消除了不必要的元件，并创建了真正的微型芯片。



第一批商业闪存设备是英特尔的NOR（非或）芯片，该芯片于1988年推出。与EEPROM的情况一样，它们的矩阵是二维阵列，其中每个存储单元位于行和列的交点处（相应的导体连接到晶体管的不同栅极，源极连接到公共衬底）。但是，东芝早在1989年就推出了自己的闪存版本，即NAND。该阵列具有相似的结构，但是在每个节点中，而不是一个单元中，现在有几个顺序连接的节点。另外，每条线中使用了两个MOS晶体管：位于位线和一列单元之间的驱动器，以及一个接地晶体管。



较高的封装密度有助于增加芯片的容量，但同时读/写算法变得更加复杂，这不仅影响信息传输速率。因此，新架构无法完全取代NOR，NOR已在创建嵌入式ROM中找到了应用。同时，NAND被证明是生产便携式数据存储设备（SD卡，当然还有闪存驱动器）的理想选择。



顺便说一下，后者的出现仅在2000年才成为可能，当时闪存的成本下降得足够多，此类设备在零售市场的发布可以带来回报。以色列公司M-Systems的创意成为世界上第一个USB驱动器：工程师开发了一个紧凑的USB闪存驱动器DiskOnKey（可以翻译为“磁盘上的钥匙链”，因为在设备的主体上提供了金属环，使得可以随身携带闪存驱动器和一堆钥匙）。阿米尔·巴诺姆（Amir Banom），多夫·莫兰（Dov Moran）和奥兰·奥格丹（Oran Ogdan）。对于一个能够容纳8 MB信息并替换3.5英寸软盘后备箱的微型设备，当时他们要价50美元。





DiskOnKey-以色列公司M-Systems推出的世界上第一个闪存驱动器



一个有趣的事实：DiskOnKey在美国有一个官方发行商，而该发行商是IBM。除了本地徽标外，“本地化”闪存驱动器与原始闪存驱动器没有什么不同，这就是为什么许多人错误地将第一个USB驱动器的创建归功于一家美国公司。





DiskOnKey，IBM版



按照最初的型号，实际上是在几个月后，对16和32 MB的更宽敞的DiskOnKey进行了修改，他们分别要求分别为100美元和150美元。尽管成本很高，但紧凑的尺寸，宽敞的空间和较高的读/写速度（实际上是标准软盘的10倍）相结合，仍受到许多购买者的青睐。从那时起，闪存驱动器便开始了他们在整个星球上的胜利之行。

现场之一：USB之战

但是，如果通用串行总线规范没有在五年前出现，那么USB闪存驱动器就不会成为USB闪存驱动器-这就是我们惯用的USB缩写的意思。与闪存本身的发明相比，该标准的起源历史几乎可以说是有趣的。



通常，IT中的新接口和标准是大型企业密切合作的结果，它们甚至经常相互竞争，但被迫联合起来创建统一的解决方案，这将大大简化新产品的开发。例如，SD记忆卡就是这种情况：安全数字存储卡的第一版于1999年由SanDisk，东芝和松下参与创建，新标准非常成功，以至于仅仅一年后就赢得了行业称号。如今，SD卡协会已有1000多家会员公司，其工程师从事开发新技术和描述闪存卡各种参数的现有规范的开发。







乍一看，USB的历史与Secure Digital标准完全相同。为了使个人计算机更加用户友好，硬件制造商尤其需要一个通用接口来与支持热插拔且不需要其他配置的外围设备一起使用。此外，创建统一的标准可以摆脱端口（COM，LPT，PS / 2，MIDI端口，RS-232等）的“ zoo”，这在将来将有助于大大简化并降低开发新设备的成本。以及对某些设备的支持介绍。



在这些前提条件的背景下，许多公司开发计算机组件，外围设备和软件，其中最大的是英特尔，微软，飞利浦和美国机器人技术公司，以寻求找到适合所有当前播放器的共同点，最终成为USB。 ... Microsoft大大促进了新标准的普及，它在Windows 95中增加了对接口的支持（相应的修补程序是Service Release 2的一部分），然后在Windows 98的发行版本中引入了必要的驱动程序。与此同时，无处不在的支持无处不在。等待中：1998年，iMac G3亮了起来-苹果公司的第一台多功能计算机，其中仅USB端口用于连接输入设备和其他外围设备（麦克风和耳机除外）。从许多方面来看，这种180度的转弯（毕竟苹果当时是依靠FireWire的）是由于史蒂夫·乔布斯（Steve Jobs）一年前就任公司首席执行官。





最初的iMac G3-第一台“ USB计算机”



事实上，通用串行总线的诞生要痛苦得多，USB本身的出现在很大程度上不是大型公司的利益，甚至没有一个研究部门作为一个或多个部门的一部分。另一家公司，却是一个非常具体的人-一位来自印度的英特尔工程师，名叫Ajay Bhatt。





USB接口的主要思想家和创建者Ajay Bhatt



早在1992年，Ajay认为“个人计算机”并没有真正名副其实。即使乍一看像连接打印机和打印文档这样简单的任务也需要用户一定的资格（尽管看起来如此，为什么办公室工作人员需要创建报告或声明以了解复杂的技术呢？）还是被迫求助于专业专家...而且，如果一切都保持原样，PC将永远不会成为大众化产品，这意味着超越全球1000万用户这一数字是不值得梦dream以求的。



当时，英特尔和微软都了解某种标准化的必要性。尤其是，这一领域的研究导致了PCI总线和即插即用概念的出现，这意味着应该积极地寻求决定集中精力寻找通用解决方案以连接外围设备的Bhatt的倡议。但是事实并非如此：阿贾伊的直接上司在听完工程师的话后说，这项任务是如此艰巨，以至于不值得浪费时间。



然后，阿贾伊（Ajay）开始在平行小组中寻求支持，并找到了英特尔（英特尔研究员）弗雷德·波拉克（Fred Pollack）的一位杰出研究人员，当时他以担任英特尔iAPX 432的首席工程师和英特尔i960的首席架构师的工作而闻名，他使该项目获得了通过...但是，这仅仅是开始：如果没有其他市场参与者的参与，就不可能实现如此大规模的想法。从那一刻起，真正的“痛苦”开始了，因为阿贾伊不仅必须说服英特尔工作组成员相信这种想法的前景，而且还必须争取其他硬件制造商的支持。





大量的讨论，协议和集思广益会议耗时近一年半。在这段时间里，Alay与Bala Kadambi一同加入了该团队，后者领导着PCI和即插即用开发团队，后来成为Intel的I / O技术标准总监，以及I / O专家Jim Pappas。 1994年夏天，终于有可能组成一个工作组并开始与其他公司进行更紧密的合作。



在接下来的一年中，Ajay和他的团队会见了来自50多家公司的代表，从小型，高度专业化的企业到诸如Compaq，DEC，IBM和NEC等巨头。这项工作实际上是24/7全天候进行：从凌晨三点开始，他们三人参加了无数次会议，到了晚上，他们在最近的餐馆开会，讨论了第二天的行动计划。



也许这种工作方式对某些人来说似乎是浪费时间。尽管如此，所有这些都取得了丰硕的成果：结果，形成了多个多维团队，其中包括IBM和Compaq的工程师，他们专门从事计算机组件的创建，英特尔和NEC自身的芯片开发人员，致力于创建应用程序的程序员，驱动程序。和操作系统（包括来自Microsoft的操作系统）以及许多其他专家。正是这几个方面的同步工作最终帮助创建了真正灵活且通用的标准。





Ajay Bhatt和Bala Kadambi荣获欧洲发明家奖



尽管Ajay的团队设法出色地解决了政治上的问题（已经实现了包括直接竞争者在内的各种公司之间的互动）和技术上的问题（在一个屋檐下聚集了各个领域的许多专家），但还有一个方面需要密切关注-问题的经济方面。在这里，我们必须做出重大妥协。因此，例如，人们希望降低电线的成本，这导致我们今天使用的普通USB Type-A已成为一种事实。实际上，要创建真正的通用电缆，不仅需要更改连接器的设计以使其对称，还需要使导电芯的数量增加一倍，这将导致导线成本增加一倍。但是现在我们对USB的量子性质有了永恒的迷因。





其他项目参与者也坚持降低成本。在这方面，Jim Pappas喜欢回想起Microsoft的Betsy Tanner的电话，他有一天说，不幸的是，该公司打算放弃在计算机鼠标生产中使用USB接口。事实是5 Mbit / s的吞吐量（这是最初计划的数据传输速率）太高，工程师担心它们无法满足电磁干扰的规范，这意味着这种“涡轮鼠标”可能会干扰正常功能PC本身和其他外围设备。



关于屏蔽的合理论点，Betsy回答说，额外的绝缘会增加电缆的成本：每英尺顶部增加4美分，而标准的1.8米（6英尺）电线则增加24美分，这使整个事情变得毫无意义。此外，鼠标电缆必须保持足够的柔韧性，以免限制手的移动。为了解决此问题，决定将分隔添加到高速（12 Mbps）和低速（1.5 Mbps）模式中。 12 Mbit / s的存储量使使用分离器和集线器在一个端口上同时连接多个设备成为可能，而1.5 Mbit / s的最佳选择是将鼠标，键盘和其他类似设备连接到PC。



吉姆本人认为这个故事是绊脚石，最终确保了整个项目的成功。的确，没有微软的支持，在市场上推广新标准将变得更加困难。此外，发现的折衷方案使USB更加便宜，因此在外围设备制造商的眼中更具吸引力。

我的名字是给您的，还是疯狂的品牌重塑

从今天开始，我们讨论USB驱动器，同时让我们通过标准的版本和速度特性来阐明情况。在这里，一切都不像乍看起来那样简单，因为自2013年以来，USB实施者论坛就竭尽全力最终使普通消费者以及IT界的专业人士感到困惑。



以前，一切都非常简单和合乎逻辑：我们有一个慢速USB 2.0，最大带宽为480 Mbit / s（60 MB / s），是快于USB 3.0的10倍，最大数据传输率为5 Gb / s（ 640 MB /秒）。由于向后兼容，可以将USB 3.0驱动器插入USB 2.0端口（反之亦然），但是由于速度较慢的设备将成为“瓶颈”，因此读写文件的速度将限制为60 MB / s。



2013年7月31日，USB-IF给这个细长的系统带来了很多困惑：就在这一天，宣布采用新规范USB 3.1。而且不，重点不是以前遇到的所有版本的分数（尽管公平地说，应该注意的是USB 1.1是1.0的修改版本，而不是定性的新版本），而是USB实施者论坛出于某种原因决定也重命名旧标准。注意你的手：

• USB 3.0变成了USB 3.1 Gen1。这是纯粹的重命名：没有进行任何改进，并且最大速度保持不变-5 Gb / s，并且没有更多。
• - USB 3.1 Gen 2: 128b/132b ( 8b/10b) full-duplex 10 /, 1280 /.

但这对USB-IF的开发人员来说还不够，因此他们决定添加几个替代名称：USB 3.1 Gen 1成为SuperSpeed，USB 3.1 Gen 2成为SuperSpeed +。这一步是很合理的：对于远离计算机技术世界的零售购买者来说，记住一个易记的名称要比字母和数字序列容易得多。这里的一切都很直观：我们有一个“超快速”界面，顾名思义，它非常快，还有一个“超快速+”界面，它甚至更快。但是，为什么在这种情况下必须对世代指数进行这种特定的“重塑”是绝对无法理解的。



但是，完美无止：2017年9月22日，随着USB 3.2标准的发布，情况变得更加严峻。让我们从好消息开始：可逆USB Type-C连接器（其规格是为上一代接口开发的）通过将重复的引脚用作独立的数据传输通道，使最大总线带宽增加了一倍。这就是USB 3.2 Gen 2×2出现的方式（为什么不能将其称为USB 3.2 Gen 3，这又是一个谜），其运行速度高达20 Gb / s（2560 MB / s），特别是在外部设备生产中得到了应用。固态驱动器（这是配备有面向游戏玩家的高速WD_BLACK P50的端口）。





一切都会好起来的，但是，除了引入新标准外，对以前的标准进行重命名的时间不多了：USB 3.1 Gen 1变为USB 3.2 Gen 1，USB 3.1 Gen 2-变为USB 3.2 Gen 2。 USB-IF背离了先前采用的``直观且没有数字''的概念：他们不再像SuperSpeed ++或UltraSpeed那样标记USB 3.2 Gen 2×2，而是决定直接表明最大数据传输速率：

• USB 3.2 Gen 1成为SuperSpeed USB 5Gbps，
• USB 3.2 Gen 2-超高速USB 10Gbps，
• USB 3.2 Gen 2×2-超高速USB 20Gbps。

那么您如何处理USB标准动物园？为了使您的生活更轻松，我们编写了一个摘要表备忘录，借助它可以比较不同版本的接口。

USB- SanDisk

但是，让我们直接回到今天讨论的主题。闪存驱动器已经进行了许多修改，有时是非常奇怪的，已成为我们生活中不可或缺的一部分。 SanDisk产品组合对现代USB驱动器的功能提供了最完整的了解。



SanDisk当前所有当前型号的闪存驱动器都支持USB 3.0数据传输标准（即USB 3.1 Gen 1，即USB 3.2 Gen 1，又称为SuperSpeed-几乎就像电影《莫斯科不相信眼泪》中的电影一样）。其中您可以找到非常经典的闪存驱动器和更专用的设备。例如，如果您正在寻找一个紧凑的多合一驱动器，那么SanDisk Ultra系列就很有意义。





SanDisk Ultra



可以进行六种不同容量的修改（从16到512 GB），可帮助您根据需要选择最佳选项，而不必为额外的千兆字节多付钱。高达130 MB / s的数据传输速度使您可以快速下载甚至大文件，并且方便的滑盖可靠地保护了连接器不受损坏。



对于外形优雅的风扇，我们建议使用SanDisk Ultra Flair和SanDisk Luxe USB闪存盘。





SanDisk Ultra Flair



从技术上讲，这些闪存驱动器是完全相同的：两个系列的特点都是传输速度高达150 MB / s，并且每个都包括6种型号，容量从16到512 GB。区别仅在于设计：Ultra Flair额外增加了一种由耐用塑料制成的结构元件，而Luxe版本的主体则完全由铝合金制成。





SanDisk Luxe



除了出色的设计和高数据传输速度外，这些驱动器还具有另一个非常有趣的功能：其USB连接器是单片外壳的直接延续。这种方法为闪存驱动器提供了最高级别的安全性：根本不可能意外断开此类连接器。



除全尺寸驱动器外，SanDisk集合还包括即插即用解决方案。当然，我们谈论的是超紧凑型SanDisk Ultra Fit，其尺寸仅为29.8 x 14.3 x 5.0毫米。





SanDisk Ultra Fit



这款婴儿几乎不会从USB连接器的表面伸出，非常适合用于扩展客户端设备上的存储空间，无论是超级本，汽车音响系统，智能电视，游戏机还是单板计算机。





SanDisk集合中最有趣的是Dual Drive和iXpand USB驱动器。两个系列，尽管它们在设计上有所不同，但都统一在一个概念上：这些闪存驱动器具有两个不同类型的端口，这使它们可以用于在PC或笔记本电脑与移动设备之间传输数据，而无需额外的电缆和适配器。



Dual Drive系列设计用于运行Android操作系统并支持OTG技术的智能手机和平板电脑。这包括三行闪存驱动器。



微型SanDisk Dual Drive m3.0除USB Type-A外还配备了microUSB连接器，可确保与过去的设备以及入门级智能手机兼容。









正如您可能会从名称中猜到的那样，SanDisk Dual Drive m3.0 SanDisk Ultra Dual Type-C具有更现代的双向连接器。闪存驱动器本身已经变得越来越大，越来越笨重，但是这种外壳设计提供了更好的保护，并且丢失设备变得更加困难。





SanDisk Ultra Dual Type-C



如果您正在寻找更优雅的东西，我们建议您查看SanDisk Ultra Dual Drive Go。这些驱动器实现了与之前提到的SanDisk Luxe相同的原理：全尺寸USB Type-A是闪存驱动器包装的一部分，这可以防止在不小心处理的情况下使其损坏。反过来，USB Type-C连接器则由旋转盖很好地保护，旋转盖还带有一个用于挂锁的孔眼。这种安排可以使USB闪存驱动器真正时尚，紧凑和可靠。





SanDisk Ultra Dual Drive Go



iXpand系列与Dual Drive完全相似，除了Apple Lightning连接器取代了USB Type-C之外。该系列中最不常见的设备可以称为SanDisk iXpand：此闪存驱动器具有循环形式的原始设计。





SanDisk iXpand



看起来令人印象深刻，此外，您可以将皮带穿入最终的孔眼中，并例如将驱动器戴在脖子上。与iPhone一起使用这种闪存驱动器比传统驱动器方便得多：连接后，大多数情况下都位于智能手机后面，靠在其后盖上，这有助于最大程度地减少损坏连接器的可能性。





如果出于某种原因而设计的相似产品不适合您，则可以考虑使用SanDisk iXpand Mini。从技术上讲，我们拥有相同的iXpand：阵容还包括四个32、64、128或256 GB的驱动器，最大数据传输速度达到90 MB / s，即使直接从闪存驱动器观看4K视频也足够了。唯一的区别在于设计：回路消失了，但出现了Lightning连接器的保护盖。





SanDisk iXpand Mini



光荣家族的第三个成员SanDisk iXpand Go是Dual Drive Go的双胞胎兄弟：它们的尺寸几乎相同，此外，两个驱动器都装有一个旋转盖，尽管设计略有不同。该行包括3种型号：64 GB，128 GB和256 GB。





SanDisk iXpand Go SanDisk品牌



产品的列表不仅限于列出的USB驱动器。您可以在Western Western官方门户网站上了解该知名品牌的其他设备。