Flash,EEPROM,EMMC,ISSD,NAND

1、Flash,EEPROM，EMMC，ISSD，NAND MAR.7th 2016 IP3:Tracy.Li2022-2-10深圳英眾世紀智能科技有限公司上海英眾信息科技有限公司2022-2-10深圳英眾世紀智能科技有限公司上海英眾信息科技有限公司Flash 閃存的英文名稱是Flash Memory，一般簡稱為Flash，它屬于內存器件的一種。 不過閃存的物理特性與常見的內存有根本性的差異： 目前各類 DDR 、 SDRAM 或者 RDRAM 都屬于揮發(fā)性內存，只要停止電流供應內存中的數(shù)據(jù)便無法保持，因此每次電腦開機都需要把數(shù)據(jù)重新載入內存； 閃存則是一種不揮發(fā)性（ Non-Volatile ）

2、內存，在沒有電流供應的條件下也能夠長久地保持數(shù)據(jù)，其存儲特性相當于硬盤，這項特性正是閃存得以成為各類便攜型數(shù)字設備的存儲介質的基礎。 NAND 閃存的存儲單元則采用串行結構，存儲單元的讀寫是以頁和塊為單位來進行（一頁包含若干字節(jié)，若干頁則組成儲存塊， NAND 的存儲塊大小為 8 到 32KB ），這種結構最大的優(yōu)點在于容量可以做得很大，超過 512MB 容量的 NAND 產(chǎn)品相當普遍， NAND 閃存的成本較低，有利于大規(guī)模普及。2022-2-10深圳英眾世紀智能科技有限公司上海英眾信息科技有限公司NAND 閃存的缺點在于讀速度較慢，它的 I/O 端口只有 8 個，比 NOR 要少多了。這區(qū)

3、區(qū) 8 個 I/O 端口只能以信號輪流傳送的方式完成數(shù)據(jù)的傳送，速度要比 NOR 閃存的并行傳輸模式慢得多。再加上 NAND 閃存的邏輯為電子盤模塊結構，內部不存在專門的存儲控制器，一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)壞塊將無法修，可靠性較 NOR 閃存要差。 NAND 閃存被廣泛用于移動存儲、數(shù)碼相機、 MP3 播放器、掌上電腦等新興數(shù)字設備中。由于受到數(shù)碼設備強勁發(fā)展的帶動， NAND 閃存一直呈現(xiàn)指數(shù)級的超高速增長.NOR和NAND是現(xiàn)在市場上兩種主要的非易失閃存技術。Intel于1988年首先開發(fā)出NOR flash技術,徹底改變了原先由EPROM和EEPROM一統(tǒng)天下的局面。緊接著,1989年,東芝公司發(fā)表

4、了NAND flash結構,強調降低每比特的成本,更高的性能,并且象磁盤一樣可以通過接口輕松升級。但是經(jīng)過了十多年之后,仍然有相當多的硬件工程師分不清NOR和NAND閃存。2022-2-10深圳英眾世紀智能科技有限公司上海英眾信息科技有限公司相“flash存儲器”經(jīng)?？梢耘c相“NOR存儲器”互換使用。許多業(yè)內人士也搞不清楚NAND閃存技術相對于NOR技術的優(yōu)越之處,因為大多數(shù)情況下閃存只是用來存儲少量的代碼,這時NOR閃存更適合一些。而NAND則是高數(shù)據(jù)存儲密度的理想解決方案。 NOR的特點是芯片內執(zhí)行(XIP, eXecute In Place),這樣應用程序可以直接在flash閃存內運行,

5、不必再把代碼讀到系統(tǒng)RAM中。NOR的傳輸效率很高,在14MB的小容量時具有很高的成本效益,但是很低的寫入和擦除速度大大影響了它的性能。NAND結構能提供極高的單元密度,可以達到高存儲密度,并且寫入和擦除的速度也很快。應用NAND的困難在于flash的管理和需要特殊的系統(tǒng)接口。2022-2-10深圳英眾世紀智能科技有限公司上海英眾信息科技有限公司性能比較flash閃存是非易失存儲器,可以對稱為塊的存儲器單元塊進行擦寫和再編程。任何flash器件的寫入操作只能在空或已擦除的單元內進行,所以大多數(shù)情況下,在進行寫入操作之前必須先執(zhí)行擦除。NAND器件執(zhí)行擦除操作是十分簡單的,而NOR則要求在進行擦

6、除前先要將目標塊內所有的位都寫為0。由于擦除NOR器件時是以64128KB的塊進行的,執(zhí)行一個寫入/擦除操作的時間為5s,與此相反,擦除NAND器件是以832KB的塊進行的,執(zhí)行相同的操作最多只需要4ms。執(zhí)行擦除時塊尺寸的不同進一步拉大了NOR和NADN之間的性能差距,統(tǒng)計表明,對于給定的一套寫入操作(尤其是更新小文件時),更多的擦除操作必須在基于NOR的單元中進行。這樣,當選擇存儲解決方案時,設計師必須權衡以下的各項因素。 NOR的讀速度比NAND稍快一些。 NAND的寫入速度比NOR快很多。 NAND的4ms擦除速度遠比NOR的5s快。 大多數(shù)寫入操作需要先進行擦除操作。 NAND的擦除

7、單元更小,相應的擦除電路更少。2022-2-10深圳英眾世紀智能科技有限公司上海英眾信息科技有限公司接口差別NOR flash帶有SRAM接口,有足夠的地址引腳來尋址,可以很容易地存取其內部的每一個字節(jié)。NAND器件使用復雜的I/O口來串行地存取數(shù)據(jù),各個產(chǎn)品或廠商的方法可能各不相同。8個引腳用來傳送控制、地址和數(shù)據(jù)信息。NAND讀和寫操作采用512字節(jié)的塊,這一點有點像硬盤管理此類操作,很自然地,基于NAND的存儲器就可以取代硬盤或其他塊設備。容量和成本NAND flash的單元尺寸幾乎是NOR器件的一半,由于生產(chǎn)過程更為簡單,NAND結構可以在給定的模具尺寸內提供更高的容量,也就相應地降低

8、了價格。NOR flash占據(jù)了容量為116MB閃存市場的大部分,而NAND flash只是用在8128MB的產(chǎn)品當中,這也說明NOR主要應用在代碼存儲介質中,NAND適合于數(shù)據(jù)存儲,NAND在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和MMC存儲卡市場上所占份額最大。2022-2-10深圳英眾世紀智能科技有限公司上海英眾信息科技有限公司可靠性和耐用性采用flahs介質時一個需要重點考慮的問題是可靠性。對于需要擴展MTBF的系統(tǒng)來說,Flash是非常合適的存儲方案。可以從壽命(耐用性)、位交換和壞塊處理三個方面來比較NOR和NAND的可靠性。壽命(耐用性)在NAN

9、D閃存中每個塊的最大擦寫次數(shù)是一百萬次,而NOR的擦寫次數(shù)是十萬次。NAND存儲器除了具有10比1的塊擦除周期優(yōu)勢,典型的NAND塊尺寸要比NOR器件小8倍,每個NAND存儲器塊在給定的時間內的刪除次數(shù)要少一些。2022-2-10深圳英眾世紀智能科技有限公司上海英眾信息科技有限公司位交換所有flash器件都受位交換現(xiàn)象的困擾。在某些情況下(很少見,NAND發(fā)生的次數(shù)要比NOR多),一個比特位會發(fā)生反轉或被報告反轉了。一位的變化可能不很明顯,但是如果發(fā)生在一個關鍵文件上,這個小小的故障可能導致系統(tǒng)停機。如果只是報告有問題,多讀幾次就可能解決了。當然,如果這個位真的改變了,就必須采用錯誤探測/錯誤

10、更正(EDC/ECC)算法。位反轉的問題更多見于NAND閃存,NAND的供應商建議使用NAND閃存的時候,同時使用EDC/ECC算法。這個問題對于用NAND存儲多媒體信息時倒不是致命的。當然,如果用本地存儲設備來存儲操作系統(tǒng)、配置文件或其他敏感信息時,必須使用EDC/ECC系統(tǒng)以確保可靠性。2022-2-10深圳英眾世紀智能科技有限公司上海英眾信息科技有限公司壞塊處理NAND器件中的壞塊是隨機分布的。以前也曾有過消除壞塊的努力,但發(fā)現(xiàn)成品率太低,代價太高,根本不劃算。NAND器件需要對介質進行初始化掃描以發(fā)現(xiàn)壞塊,并將壞塊標記為不可用。在已制成的器件中,如果通過可靠的方法不能進行這項處理,將導

11、致高故障率。 易于使用可以非常直接地使用基于NOR的閃存,可以像其他存儲器那樣連接,并可以在上面直接運行代碼。由于需要I/O接口,NAND要復雜得多。各種NAND器件的存取方法因廠家而異。在使用NAND器件時,必須先寫入驅動程序,才能繼續(xù)執(zhí)行其他操作。向NAND器件寫入信息需要相當?shù)募记?因為設計師絕不能向壞塊寫入,這就意味著在NAND器件上自始至終都必須進行虛擬映射。2022-2-10深圳英眾世紀智能科技有限公司上海英眾信息科技有限公司軟件支持當討論軟件支持的時候,應該區(qū)別基本的讀/寫/擦操作和高一級的用于磁盤仿真和閃存管理算法的軟件,包括性能優(yōu)化。在NOR器件上運行代碼不需要任何的軟件支持

12、,在NAND器件上進行同樣操作時,通常需要驅動程序,也就是內存技術驅動程序(MTD),NAND和NOR器件在進行寫入和擦除操作時都需要MTD。使用NOR器件時所需要的MTD要相對少一些,許多廠商都提供用于NOR器件的更高級軟件,這其中包括M-System的TrueFFS驅動,該驅動被Wind River System、Microsoft、QNX Software System、Symbian和Intel等廠商所采用。驅動還用于對DiskOnChip產(chǎn)品進行仿真和NAND閃存的管理,包括糾錯、壞塊處理和損耗平衡。2022-2-10深圳英眾世紀智能科技有限公司上海英眾信息科技有限公司EEPROME

13、EPROM，或寫作E2PROM，全稱電子抹除式可復寫只讀存儲器 （英語：Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory），是一種可以通過電子方式多次復寫的半導體存儲設備，可以在電腦上或專用設備上擦除已有信息，重新編程。相比EPROM，EEPROM不需要用紫外線照射，也不需取下，就可以用特定的電壓，來抹除芯片上的信息，以便寫入新的數(shù)據(jù)。2022-2-10深圳英眾世紀智能科技有限公司上海英眾信息科技有限公司基本原理由EPROM操作的不便，后來出的主板上BIOS ROM芯片大部分都采用EEPROM（Electrically Erasable P

14、rogrammable ROM，電可擦除可編程ROM）。EEPROM的擦除不需要借助于其它設備，它是以電子信號來修改其內容的，而且是以Byte為最小修改單位，不必將資料全部洗掉才能寫入，徹底擺脫了EPROM Eraser和編程器的束縛。EEPROM在寫入數(shù)據(jù)時，仍要利用一定的編程電壓，此時，只需用廠商提供的專用刷新程序就可以輕而易舉地改寫內容，所以，它屬于雙電壓芯片。借助于EEPROM芯片的雙電壓特性，可以使BIOS具有良好的防毒功能，在升級時，把跳線開關打至“off”的位置，即給芯片加上相應的編程電壓，就可以方便地升級；平時使用時，則把跳線開關打至“ON”的位置，防止CIH類的病毒對BIOS

15、芯片的非法修改。所以，至今仍有不少主板采用EEPROM作為BIOS芯片并作為自己主板的一大特色。2022-2-10深圳英眾世紀智能科技有限公司上海英眾信息科技有限公司發(fā)展背景在微機的發(fā)展初期，BIOS都存放在ROM（Read Only Memory，只讀存儲器）中。ROM內部的資料是在ROM的制造工序中，在工廠里用特殊的方法被燒錄進去的，其中的內容只能讀不能改，一旦燒錄進去，用戶只能驗證寫入的資料是否正確，不能再作任何修改。如果發(fā)現(xiàn)資料有任何錯誤，則只有舍棄不用，重新訂做一份。ROM是在生產(chǎn)線上生產(chǎn)的，由于成本高，一般只用在大批量應用的場合。EEPROM由于ROM制造和升級的不便，后來人們發(fā)明

16、了PROM（Programmable ROM，可編程ROM）。最初從工廠中制作完成的PROM內部并沒有資料，用戶可以用專用的編程器將自己的資料寫入，但是這種機會只有一次，一旦寫入后也無法修改，若是出了錯誤，已寫入的芯片只能報廢。PROM的特性和ROM相同，但是其成本比ROM高，而且寫入資料的速度比ROM的量產(chǎn)速度要慢，一般只適用于少量需求的場合或是ROM量產(chǎn)前的驗證。2022-2-10深圳英眾世紀智能科技有限公司上海英眾信息科技有限公司EPROM（Erasable Programmable ROM，可擦除可編程ROM）芯片可重復擦除和寫入，解決了PROM芯片只能寫入一次的弊端。EPROM芯片有

17、一個很明顯的特征，在其正面的陶瓷封裝上，開有一個玻璃窗口，透過該窗口，可以看到其內部的集成電路，紫外線透過該孔照射內部芯片就可以擦除其內的數(shù)據(jù)，完成芯片擦除的操作要用到EPROM擦除器。EPROM內資料的寫入要用專用的編程器，并且往芯片中寫內容時必須要加一定的編程電壓（VPP=1224V，隨不同的芯片型號而定）。EPROM的型號是以27開頭的，如27C020（8*256K）是一片2M Bits容量的EPROM芯片。EPROM芯片在寫入資料后，還要以不透光的貼紙或膠布把窗口封住，以免受到周圍的紫外線照射而使資料受損。2022-2-10深圳英眾世紀智能科技有限公司上海英眾信息科技有限公司發(fā)展歷史E

18、EPROM（帶電可擦寫可編程只讀存儲器）是用戶可更改的只讀存儲器（ROM），其可通過高于普通電壓的作用來擦除和重編程（重寫）。不像EPROM芯片，EEPROM不需從計算機中取出即可修改。在一個EEPROM中，當計算機在使用的時候可頻繁地反復編程，因此EEPROM的壽命是一個很重要的設計考慮參數(shù)。EEPROM是一種特殊形式的閃存，其應用通常是個人電腦中的電壓來擦寫和重編程。EEPROM，一般用于即插即用（Plug & Play）。常用在接口卡中，用來存放硬件設置數(shù)據(jù)。也常用在防止軟件非法拷貝的硬件鎖上面。2022-2-10深圳英眾世紀智能科技有限公司上海英眾信息科技有限公司保護方式串行E

19、EPROM 應該是一種很可靠的設備，但在我的使用中，經(jīng)常會出現(xiàn)數(shù)據(jù)出錯的情況，是什么原因呢？其實這種情況多發(fā)生在插拔電的情況下。1. EEPROM 讀寫的時序可能有小小的不對；2. 是在掉電時，在電壓降低到一定程度后到完全沒電之間的一段時間內，在MCU與EEPROM 的讀寫信號線上出現(xiàn)非控制的快速隨機電平，這些電平可能會組合出一些被EEPROM 認為合法的寫命令，結果將EEPROM 中的值修改掉了；3. 在上電的復位期間，I/O 腳上電平未定，也可能隨機組合出一些寫命令；4. 在讀EEPROM 操作過程中，出現(xiàn)了復位（如充電復位）等，形成類似于（二）的情況；5. 在電壓降低后，可能會出現(xiàn)MCU

20、 跑飛了，結果運行到了寫EEPROM 的底層驅動程序中，強來將數(shù)據(jù)寫入了進去。2022-2-10深圳英眾世紀智能科技有限公司上海英眾信息科技有限公司EMMCeMMC(EmbeddedMultiMediaCard)為MMC協(xié)會所訂立的、主要是針對手機產(chǎn)品為主的內嵌式存儲器標準規(guī)格。eMMC的應用是對存儲容量有較高要求的消費電子產(chǎn)品。eMMC的一個明顯優(yōu)勢是在封裝中集成了一個控制器，它提供標準接口并管理閃存，使得手機廠商就能專注于產(chǎn)品開發(fā)的其它部分，并縮短向市場推出產(chǎn)品的時間。這些特點對于希望通過縮小光刻尺寸和降低成本的NAND供應商來說，同樣的重要。應用eMMC的應用是對存儲容量有較高要求的消費

21、電子產(chǎn)品。2011年已大量生產(chǎn)的一些熱門產(chǎn)品，如PalmPre、AmazonKindleII和FlipMinoHD，都采用了eMMC。為了確認這些產(chǎn)品究竟使用了何種存儲器，iSuppli利用拆機分析業(yè)務對它們進行了拆解，發(fā)現(xiàn)eMMC身在其中。結構由一個嵌入式存儲解決方案組成，帶有MMC（多媒體卡）接口、快閃存儲器設備及主控制器。所有都在一個小型的BGA封裝。接口速度高達每秒52MB，eMMC具有快速、可升級的性能。同時其接口電壓可以是1.8v或者是3.3v。2022-2-10深圳英眾世紀智能科技有限公司上海英眾信息科技有限公司優(yōu)點1.簡化手機存儲器的設計。eMMC目前是最當紅的移動設備本地存儲

22、解決方案，目的在于簡化手機存儲器的設計，由于NANDFlash芯片的不同廠牌包括三星、KingMax、東芝(Toshiba)或海力士(Hynix)、美光(Micron)等，入時，都需要根據(jù)每家公司的產(chǎn)品和技術特性來重新設計，過去并沒有技術能夠通用所有廠牌的NANDFlash芯片。2.更新速度快。每次NANDFlash制程技術改朝換代，包括70納米演進至50納米，再演進至40納米或30納米制程技術，手機客戶也都要重新設計，但半導體產(chǎn)品每1年制程技術都會推陳出新，存儲器問題也拖累手機新機種推出的速度，因此像eMMC這種把所有存儲器和管理NANDFlash的控制芯片都包在1顆MCP上的概念，逐漸流行

23、在市場中。3.加速產(chǎn)品研發(fā)速度。eMMC的設計概念，就是為了簡化手機內存儲器的使用，將NANDFlash芯片和控制芯片設計成1顆MCP芯片，手機客戶只需要采購eMMC芯片，放進新手機中，不需處理其它繁復的NANDFlash兼容性和管理問題，最大優(yōu)點是縮短新產(chǎn)品的上市周期和研發(fā)成本，加速產(chǎn)品的推陳出新速度。2022-2-10深圳英眾世紀智能科技有限公司上海英眾信息科技有限公司發(fā)展趨勢eMMC規(guī)格的標準逐漸從eMMC4.3世代發(fā)展到eMMC4.4世代，eMMC4.5已經(jīng)問世，2013年9月5日最新發(fā)布的小米3代手機就是采用eMMc高規(guī)格閃存。2013年7月29日三星開始量產(chǎn)行業(yè)首款eMMC5.0存

24、儲產(chǎn)品4，未來其他像更進一步的MCP產(chǎn)品也會把MobileRAM一起融入，因此要打內嵌式內存之戰(zhàn)，還要看各家內存資源和技術的齊全度。但以臺系內存模塊廠而言，還在尋找商機的切入點，除非找到愿意全面支持的內存大廠，否則未來可能只能做大陸山寨手機市場。2022-2-10深圳英眾世紀智能科技有限公司上海英眾信息科技有限公司ISSDSATA國際組織在發(fā)布SATA Express標準的同時，還發(fā)布了面向嵌入式固態(tài)存儲的新標準“SATA SSD”。SATA SSD標準是面向嵌入式存儲設備而開發(fā)的，其摒棄了常用的SATA接口界面，改用了新的電氣布局，在BGA封裝的芯片內實現(xiàn)SATA數(shù)據(jù)傳輸并直接與主板相連，可

25、以稱得上是目前體積最小的SATA存儲方案，非常適合 筆記本電腦和 平板電腦等移動設備采用。 幾乎在同時，Sandisk就推出了基于該標準開發(fā)的 iSSD系列固態(tài)硬盤。SandDisk的iSSD系列固態(tài)硬盤就是基于這種標準而研制的，擁有8/16/32/64/128GB五款容量，性能方面持續(xù)讀取速度160MB/s、持續(xù)寫入速度100MB/s。均采用了BGA封裝的單芯片設計，長度和寬度僅為20mm和16mm，而高度則根據(jù)容量的不同為1.2mm到1.85mm，重量不到1克，可以直接焊接在任何主板上，用于下一代移動計算平臺，并兼容所有現(xiàn)代操作系統(tǒng)。可以稱得上是目前體積最小的SATA固態(tài)硬盤。2022-2

26、-10深圳英眾世紀智能科技有限公司上海英眾信息科技有限公司現(xiàn)有SSD的尺寸實際上已經(jīng)比傳統(tǒng)的硬盤尺寸小了很多，但是由于連接器和外殼的緣故，它們還是比較厚，為了兼顧速度和體積，將SATA接口的SSD微型化，改采用mSATA接口，通常稱之為iSSD(in tegrated solid state drive)，或者稱之嵌入式固態(tài)硬盤，這個名字還是比較貼切的。 2022-2-10深圳英眾世紀智能科技有限公司上海英眾信息科技有限公司NANDNAND閃存是一種比硬盤驅動器更好的存儲方案，它晶片容量大，主流容量已達2GB。NAND規(guī)格晶片多應用在小型記憶卡，以儲存資料為主。NAND閃存是一種比硬盤驅動器更

27、好的存儲方案，這在不超過4GB的低容量應用中表現(xiàn)得猶為明顯。隨著人們持續(xù)追求功耗更低、重量更輕和性能更佳的產(chǎn)品，使得NAND更具有吸引力。2022-2-10深圳英眾世紀智能科技有限公司上海英眾信息科技有限公司工作原理EPROM基本單元結構閃存結合了EPROM的高密度和EEPROM結構的變通性的優(yōu)點。EPROM是指其中的內容可以通過特殊手段擦去，然后重新寫入。常采用浮空柵雪崩注入式MOS電路，簡稱為FAMOS。它與MOS電路相似，是在N型基片上生長出兩個高濃度的P型區(qū)，通過歐姆接觸分別引出源極S和漏極D。在源極和漏極之間有一個多晶硅柵極浮空在 絕緣層中，與四周無直接電氣聯(lián)接。這種電路以浮空柵極是

28、否帶電來表示存1或者0，浮空柵極帶電后（例如負電荷），就在其下面，源極和漏極之間感應出正的導電溝道，使MOS管導通，即表示存入0.若浮空柵極不帶電，則不能形成導電溝道，MOS管不導通，即存入1。2022-2-10深圳英眾世紀智能科技有限公司上海英眾信息科技有限公司EEPROM基本存儲單元電路的工作原理。與EPROM相似，它是在EPROM基本單元電路的浮空柵極的上面再生成一個浮空柵，前者稱為第一級浮空柵，后者稱為第二級浮空柵?？山o第二級浮空柵引出一個電極，使第二級浮空柵極接某一電壓VG。若VG為正電壓，第一浮空柵極與漏極之間產(chǎn)生隧道效應，使電子注入第一浮空柵極，即編程寫入。若使VG為負電壓，強使

29、第一浮空柵極的電子散失，即擦除。擦除后可重新寫入。NAND閃存單元結構閃存的基本單元電路與EEPROM類似，也是由雙層浮空柵MOS管組成。但是第一層柵介質很薄，作為隧道氧化層。寫入方法與EEPROM相同，在第二級浮空柵加正電壓，使電子進入第一級浮空柵。讀出方法與EPROM相同。擦除方法是在源極加正電壓利用第一級浮空柵與漏極之間的隧道效應，會注入到浮空柵的負電荷吸引到源極。由于利用源極加正電壓擦除，因此各單元的源極聯(lián)在一起，這樣，擦除不能按字節(jié)擦除，而是全片或者分塊擦除。隨著半導體技術的改進，閃存也實現(xiàn)了單晶體管設計，主要就是在原有的晶體管上加入浮空柵和選擇柵，NAND閃存陣列分為一系列128k

30、B的區(qū)塊(block)，這些區(qū)塊是NAND器件中最小的可擦除實體。擦除一個區(qū)塊就是把所有的位(bit)設置為“1”(而所有字節(jié)(byte)設置為FFh)。有必要通過編程，把已擦除的位從“1”變?yōu)椤?”。最小的編程實體是字節(jié)(byte)。一些NOR閃存能同時執(zhí)行讀寫操作。雖然NAND不能同時執(zhí)行讀寫操作，它可以采用稱為“映射(shadowing)”的方法，在系統(tǒng)級實現(xiàn)這一點。這種方法在個人電腦上已經(jīng)沿用多年，BIOS從速率較低的ROM加載到速率較高的RAM上。2022-2-10深圳英眾世紀智能科技有限公司上海英眾信息科技有限公司優(yōu)勢NAND的效率較高，是因為NAND串中沒有金屬觸點。NAND閃存

31、單元的大小比NOR要小(4F2：10F2)的原因，是NOR的每一個單元都需要獨立的金屬觸點。NAND與硬盤驅動器類似，基于扇區(qū)(頁)，適合于存儲連續(xù)的數(shù)據(jù)，如圖片、音頻或個人電腦數(shù)據(jù)。雖然通過把數(shù)據(jù)映射到RAM上，能在系統(tǒng)級實現(xiàn)隨機存取，但是，這樣做需要額外的RAM存儲空間。此外，跟硬盤一樣，NAND器件存在壞的扇區(qū)，需要糾錯碼(ECC)來維持數(shù)據(jù)的完整性。存儲單元面積越小，裸片的面積也就越小。在這種情況下，NAND就能夠為當今的低成本消費市場提供存儲容量更大的閃存產(chǎn)品。NAND閃存用于幾乎所有可擦除的存儲卡。NAND的復用接口為所有最新的器件和密度都提供了一種相似的引腳輸出。這種引腳輸出使得

32、設計工程師無須改變電路板的硬件設計，就能從更小的密度移植到更大密度的設計上。2022-2-10深圳英眾世紀智能科技有限公司上海英眾信息科技有限公司與NOR閃存比較 NAND閃存的優(yōu)點在于寫(編程)和擦除操作的速率快，而NOR的優(yōu)點是具有隨機存取和對字節(jié)執(zhí)行寫(編程)操作的能力。NOR的隨機存取能力支持直接代碼執(zhí)行(XiP)，而這是嵌入式應用經(jīng)常需要的一個功能。NAND的缺點是隨機存取的速率慢，NOR的缺點是受到讀和擦除速度慢的性能制約。NAND較適合于存儲文件。如今，越來越多的處理器具備直接NAND接口，并能直接從NAND(沒有NOR)導入數(shù)據(jù)。2022-2-10深圳英眾世紀智能科技有限公司上

33、海英眾信息科技有限公司編程速度快、擦除時間短NANDNAND的真正好處是編程速度快、擦除時間短。NAND支持速率超過5Mbps的持續(xù)寫操作，其區(qū)塊擦除時間短至2ms，而NOR是750ms。顯然，NAND在某些方面具有絕對優(yōu)勢。然而，它不太適合于直接隨機存取。對于16位的器件，NOR閃存大約需要41個I/O引腳；相對而言，NAND器件僅需24個引腳。NAND器件能夠復用指令、地址和數(shù)據(jù)總線，從而節(jié)省了引腳數(shù)量。復用接口的一項好處，就在于能夠利用同樣的硬件設計和電路板，支持較大的NAND器件。由于普通的TSOP-1封裝已經(jīng)沿用多年，該功能讓客戶能夠把較高密度的NAND器件移植到相同的電路板上。NA

34、ND器件的另外一個好處顯然是其封裝選項：NAND提供一種厚膜的2Gb裸片或能夠支持最多四顆堆疊裸片，容許在相同的TSOP-1封裝中堆疊一個8Gb的器件。這就使得一種封裝和接口能夠在未來支持較高的密度。NOR閃存的隨機存取時間為0.12ms，而NAND閃存的第一字節(jié)隨機存取速度要慢得多以2Gb NAND器件為例，它由2048個區(qū)塊組成，每個區(qū)塊有64個頁2GB NAND閃存包含2,048個區(qū)塊2022-2-10深圳英眾世紀智能科技有限公司上海英眾信息科技有限公司 基本操作每一個頁均包含一個2048字節(jié)的數(shù)據(jù)區(qū)和64字節(jié)的空閑區(qū)，總共包含2,112字節(jié)?？臻e區(qū)通常被用于ECC、耗損均衡(wear

35、leveling)和其它軟件開銷功能，盡管它在物理上與其它頁并沒有區(qū)別。NAND器件具有8或16位接口。通過8或16位寬的雙向數(shù)據(jù)總線，主數(shù)據(jù)被連接到NAND存儲器。在16位模式，指令和地址僅僅利用低8位，而高8位僅僅在數(shù)據(jù)傳輸周期使用。擦除區(qū)塊所需時間約為2ms。一旦數(shù)據(jù)被載入寄存器，對一個頁的編程大約要300s。讀一個頁面需要大約25s，其中涉及到存儲陣列訪問頁，并把頁載入16,896位寄存器中。2022-2-10深圳英眾世紀智能科技有限公司上海英眾信息科技有限公司接口由6個主要控制信號構成除了I/O總線，NAND接口由6個主要控制信號構成：1.芯片啟動(Chip Enable, CE#)

36、：如果沒有檢測到CE信號，那么，NAND器件就保持待機模式，不對任何控制信號作出響應。2.寫使能(Write Enable, WE#): WE#負責把數(shù)據(jù)、地址或指令寫入NAND之中。3.讀使能(Read Enable, RE#): RE#允許輸出數(shù)據(jù)緩沖器。4.指令鎖存使能(Command Latch Enable, CLE): 當CLE為高時，在WE#信號的上升沿，指令被鎖存到NAND指令寄存器中。5.地址鎖存使能(Address Latch Enable, ALE)：當ALE為高時，在WE#信號的上升沿，地址被鎖存到NAND地址寄存器中。6.就緒/忙(Ready/Busy, R/B#)：

37、如果NAND器件忙，R/B#信號會變低。該信號是漏極開路，需要采用上拉電阻。數(shù)據(jù)每次進/出NAND寄存器都是通過16位或8位接口。當進行編程操作的時候，待編程的數(shù)據(jù)進入數(shù)據(jù)寄存器，處于在WE#信號的上升沿。在寄存器內隨機存取或移動數(shù)據(jù)，要采用專用指令以便于隨機存取。2022-2-10深圳英眾世紀智能科技有限公司上海英眾信息科技有限公司數(shù)據(jù)寄存器輸出數(shù)據(jù)的方式數(shù)據(jù)寄存器輸出數(shù)據(jù)的方式與利用RE#信號的方式類似，負責輸出現(xiàn)有的數(shù)據(jù)，并增加到下一個地址。WE#和RE#時鐘運行速度極快，達到30ns的水準。當RE#或CE#不為低的時候，輸出緩沖器會為三態(tài)。這種CE#和RE#的組合使能輸出緩沖器，容許N

38、AND閃存與NOR、SRAM或DRAM等其它類型存儲器共享數(shù)據(jù)總線。該功能有時被稱為“無需介意芯片啟動(chip enable dont care)”。這種方案的初衷是適應較老的NAND器件，它們要求CE#在整個周期為低(譯注：根據(jù)上下文改寫)。輸入寄存器接收到頁編程(80h)指令時，內部就會全部重置為1s，使得用戶可以只輸入他想以0位編程的數(shù)據(jù)字節(jié)帶有隨機數(shù)據(jù)輸入的編程指令。該指令只需要后面跟隨著數(shù)據(jù)的2個字節(jié)的地址2022-2-10深圳英眾世紀智能科技有限公司上海英眾信息科技有限公司指令周期所有NAND操作開始時，都提供一個指令周期當輸出一串WE#時鐘時，通過在I/O位7：0上設置指令、驅

39、動CE#變低且CLE變高，就可以實現(xiàn)一個指令周期。注意：在WE#信號的上升沿上，指令、地址或數(shù)據(jù)被鎖存到NAND器件之中。如表1所示，大多數(shù)指令在第二個指令周期之后要占用若干地址周期。注意：復位或讀狀態(tài)指令例外，如果器件忙，就不應該發(fā)送新的指令。注意：因為最后一列的位置是2112，該最后位置的地址就是08h(在第二字節(jié)中)和3Fh(在第一字節(jié)中)。PA5:0指定區(qū)塊內的頁地址，BA16:6指定區(qū)塊的地址。雖然大多編程和讀操作需要完整的5字節(jié)地址，在頁內隨機存取數(shù)據(jù)的操作僅僅用到第一和第二字節(jié)。塊擦除操作僅僅需要三個最高字節(jié)(第三、第四和第五字節(jié))來選擇區(qū)塊。總體而言，NAND的基本操作包括：復

40、位(Reset, FFh)操作、讀ID(Read ID, 00h)操作、讀狀態(tài)(Read Status, 70h)操作、編程(Program)操作、隨機數(shù)據(jù)輸入(Random data input, 85h)操作和讀(Read)操作等。2022-2-10深圳英眾世紀智能科技有限公司上海英眾信息科技有限公司連接到處理器 選擇內置NAND接口的處理器或控制器的好處很多。如果沒有這個選擇，有可能在NAND和幾乎任何處理器之間設計一個“無粘接邏輯(glueless)”接口。NAND和NOR閃存的主要區(qū)別是復用地址和數(shù)據(jù)總線。該總線被用于指定指令、地址或數(shù)據(jù)。CLE信號指定指令周期，而ALE信號指定地址周期。利用這兩個控制信號，有可能選擇指令、地址或數(shù)據(jù)周期。把ALE連接到處理器的第五地址位，而把CLE連接到處理器的第四地址位，就能簡單地通過改變處理器輸出的地址，任意選擇指令、地址或數(shù)據(jù)。這容許CLE和ALE在合適的時間自動設置為低。為了提供指令，處理器在數(shù)據(jù)總線上輸出想要的指令，并輸出地址0010h；為了輸出任意數(shù)量的地址周期，處理器僅僅要依次在處理器地址0020h之后輸出想要的NAND地址。注意，許多