Pusvadītāju atmiņas ierīču darbības principus skaidro pusvadītāju fizika.

Personālā datora atmiņu iedala primārajā un palīgatmiņā. Primārajā atmiņā (dēvēta arī par operatīvo atmiņu) glabā nelielus datu apjomus, kam datora darbības laikā ir nepieciešama ātra piekļuve. Primāro atmiņu sīkāk iedala lasāmatmiņā (read-only memory, ROM) un brīvpiekļuves atmiņā (random-access memory, RAM). Palīgatmiņa jeb sekundārā atmiņa ietver informācijas glabāšanas ierīces, kurās dati tiek glabāti nepārtraukti. Ierīču piemēri ir cietie diski (hard disk drive, HDD), pusvadītāju diski (solid state drive, SSD), zibatmiņas ierīces un kompaktdiski.

Pirmajos datoros programmu un datu ievadei tika izmantotas perfokartes – kartona loksnes, kurās informācija tika kodēta ar noteiktā secībā izurbtiem caurumiņiem. Pirmo brīvpiekļuves atmiņas ierīci 1948. gadā izveidoja britu inženieris Frederiks Viljamss (Frederick Calland Williams). Ierīcē par slēdžiem tika izmantotas vakuuma lampas, kurās varēja uzglabāt līdz 1024 bitiem digitālās informācijas.

20. gs. 60. gados magnētiskās informācijas glabāšanas ierīces pakāpeniski sāka aizstāt perfokartes. Informācijas uzglabāšanai tika izstrādāti dažādi risinājumi – magnētiskie veltņi (magnetic drums), magnētiskā kodola atmiņa (magnetic-core memory), domēnatmiņa (bubble memory) un citi risinājumi. Lielu ieguldījumu magnētisko datu nesēju attīstībā deva uzņēmums IBM (International Business Machines Corporation) – tajā tika radīts gan pirmais cietais disks (HDD), gan arī pirmās diskešu ierīces (floppy disk drive, FDD).

Tranzistora izgudrošana 20. gs. 40. gadu beigās bija priekšnosacījums pusvadītāju atmiņas ierīču realizācijai. Pirmie pusvadītāju atmiņas koncepti uz integrālo shēmu tehnoloģijas pamata tika ierosināti 60. gadu sākumā. 1966. gadā IBM inženieris un izgudrotājs Roberts Denards (Robert Heath Dennard) izveidoja pirmo dinamisko brīvpiekļuves atmiņas ierīci uz tranzistoru bāzes. Augstā ierīču veiktspēja un straujais progress pusvadītāju ierīču industrijā nodrošināja personālo datoru revolūciju. 80. gadu sākumā uzņēmuma Toshiba inženieris Fudžio Masoka (舛岡 富士雄) attīstīja energoneatkarīgu pusvadītāju atmiņas ierīces koncepciju – zibatmiņu. Mūsdienās zibatmiņas ir plaši izmantoti informācijas glabāšanas elementi ne tikai primārajā datoratmiņā – tie ir galvenie informācijas nesēji pārnēsājamās ierīcēs, piemēram, viedtālruņos, un ir plaši izmantoto USB (universal serial bus) atmiņas ierīču pamatā. Pateicoties nepārtraukti pieaugošajam informācijas ieraksta blīvumam un ražošanas izmaksu samazinājumam, pusvadītāju cietvielu diski strauji aizstāj “klasisko” magnētisko cieto disku tehnoloģiju arī informācijas ierakstam datoros.

Pusvadītāju informācijas glabāšanas ierīču darbības pamatā ir tranzistori, kas pilda miniatūru elektrisko slēdžu funkciju. Slēdžu izslēgtie/ieslēgtie stāvokļi reprezentē binārā koda “0” un “1”, ar kuru kombināciju var veikt informācijas pierakstu. Pusvadītāju atmiņas ierīces veido integrālo shēmu tādā veidā, ka tranzistoru un citu elektronikas komponenšu slēgumi ir ietverti vienā nedalāmā silīcija mikroshēmā.

Energoatkarīgās brīvpiekļuves atmiņas realizācijai ir vairāki varianti. Statiskajā brīvpiekļuves atmiņā (SRAM) viena informācijas bita pierakstam tiek izmantota vairāku tranzistoru kombinācija, no kuriem daļa uzglabā bita vērtību, bet ar pārējiem tiek kontrolēta piekļuve konkrētajam atmiņas elementam. Cita pieeja ir dinamiskās brīvpiekļuves atmiņas (DRAM) elementu realizācijā, kurā tiek izmantots tranzistora un kondensatora slēgums. Šajā gadījumā kondensatora uzlādētais vai izlādētais stāvoklis nosaka bita vērtību. Katrai realizācijai ir savas priekšrocības un trūkumi, kas nosaka iespējas tos pielietot konkrētu datoru atmiņas veidu izstrādē.

Atšķirībā no brīvpiekļuves atmiņas, energoneatkarīgās zibatmiņas tranzistoru slēgumos informācija netiek zaudēta pēc elektropadeves pārtraukšanas. Šādas ierīces veido no atmiņas elementiem, kuros izmanto tranzistorus ar peldošo aizvaru (floating-gate transistors). Peldošais aizvars tiek izolēts no kontroles aizvara ar strāvu nevadošu slāni. Informācijas bita ieraksta laikā, pieliekot kontroles aizvaram atbilstošu spriegumu, peldošajā aizvarā tiek iesprostoti elektroni. Elektroni ir izolēti no pārējās sistēmas, līdz ar to nav nepieciešama nepārtraukta enerģijas padeve, lai uzturētu bita vērtību.

Informācijas glabāšanas ierīces ir visu datorsistēmu neatņemama sastāvdaļa. Tās nodrošina sistēmu nepārtrauktu un korektu darbību, ļauj uzglabāt lietotāja informāciju un pārnest datus no vienas sistēmas uz citu.

Nozīmīgākie atmiņas ierīču ražotāji ir EMC, Western Digital, SanDisk, Kingston Technology, Lexar, ADATA, Transcend Information, Samsung Group, Sony, Toshiba.

Aktuālie jautājumi informācijas glabāšanas ierīču izstrādē ir to veiktspējas parametru – informācijas ieraksta blīvuma, informācijas ierakstīšanas un nolasīšanas ātruma, darbības uzticamības – uzlabošana un ražošanas izmaksu samazināšana.

Jaunas un inovatīvas atmiņas tehnoloģijas iekļauj 3D XPoint, STT-MRAM, SONOS, ReRAM un citas.