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(jì)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(jì)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(jiǎn)稱為Flash，它屬于內(nèi)存器件的一種。 不過(guò)閃存的物理特性與常見的內(nèi)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(nèi)存，只要停止電流供應(yīng)內(nèi)存中的數(shù)據(jù)便無(wú)法保持，因此每次電腦開機(jī)都需要把數(shù)據(jù)重新載入內(nèi)存； 閃存則是一種不揮發(fā)性（ Non-Volatile ）

2、內(nèi)存，在沒有電流供應(yīng)的條件下也能夠長(zhǎng)久地保持?jǐn)?shù)據(jù)，其存儲(chǔ)特性相當(dāng)于硬盤，這項(xiàng)特性正是閃存得以成為各類便攜型數(shù)字設(shè)備的存儲(chǔ)介質(zhì)的基礎(chǔ)。 NAND 閃存的存儲(chǔ)單元?jiǎng)t采用串行結(jié)構(gòu)，存儲(chǔ)單元的讀寫是以頁(yè)和塊為單位來(lái)進(jìn)行（一頁(yè)包含若干字節(jié)，若干頁(yè)則組成儲(chǔ)存塊， NAND 的存儲(chǔ)塊大小為 8 到 32KB ），這種結(jié)構(gòu)最大的優(yōu)點(diǎn)在于容量可以做得很大，超過(guò) 512MB 容量的 NAND 產(chǎn)品相當(dāng)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(jì)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(diǎn)在于讀速度較慢，它的 I/O 端口只有 8 個(gè)，比 NOR 要少多了。這區(qū)

3、區(qū) 8 個(gè) I/O 端口只能以信號(hào)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(jié)構(gòu)，內(nèi)部不存在專門的存儲(chǔ)控制器，一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)壞塊將無(wú)法修，可靠性較 NOR 閃存要差。 NAND 閃存被廣泛用于移動(dòng)存儲(chǔ)、數(shù)碼相機(jī)、 MP3 播放器、掌上電腦等新興數(shù)字設(shè)備中。由于受到數(shù)碼設(shè)備強(qiáng)勁發(fā)展的帶動(dòng)， NAND 閃存一直呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)的超高速增長(zhǎng).NOR和NAND是現(xiàn)在市場(chǎng)上兩種主要的非易失閃存技術(shù)。Intel于1988年首先開發(fā)出NOR flash技術(shù),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(jié)構(gòu),強(qiáng)調(diào)降低每比特的成本,更高的性能,并且象磁盤一樣可以通過(guò)接口輕松升級(jí)。但是經(jīng)過(guò)了十多年之后,仍然有相當(dāng)多的硬件工程師分不清NOR和NAND閃存。2022-2-10深圳英眾世紀(jì)智能科技有限公司上海英眾信息科技有限公司相“flash存儲(chǔ)器”經(jīng)?？梢耘c相“NOR存儲(chǔ)器”互換使用。許多業(yè)內(nèi)人士也搞不清楚NAND閃存技術(shù)相對(duì)于NOR技術(shù)的優(yōu)越之處,因?yàn)榇蠖鄶?shù)情況下閃存只是用來(lái)存儲(chǔ)少量的代碼,這時(shí)NOR閃存更適合一些。而NAND則是高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度的理想解決方案。 NOR的特點(diǎn)是芯片內(nèi)執(zhí)行(XIP, eXecute In Place),這樣應(yīng)用程序可以直接在flash閃存內(nèi)運(yùn)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(shí)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(jié)構(gòu)能提供極高的單元密度,可以達(dá)到高存儲(chǔ)密度,并且寫入和擦除的速度也很快。應(yīng)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(jì)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(chǔ)器,可以對(duì)稱為塊的存儲(chǔ)器單元塊進(jìn)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(nèi)進(jìn)行,所以大多數(shù)情況下,在進(jìn)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(jiǎn)單的,而NOR則要求在進(jìn)行擦

6、除前先要將目標(biāo)塊內(nèi)所有的位都寫為0。由于擦除NOR器件時(shí)是以64128KB的塊進(jìn)行的,執(zhí)行一個(gè)寫入/擦除操作的時(shí)間為5s,與此相反,擦除NAND器件是以832KB的塊進(jìn)行的,執(zhí)行相同的操作最多只需要4ms。執(zhí)行擦除時(shí)塊尺寸的不同進(jìn)一步拉大了NOR和NADN之間的性能差距,統(tǒng)計(jì)表明,對(duì)于給定的一套寫入操作(尤其是更新小文件時(shí)),更多的擦除操作必須在基于NOR的單元中進(jìn)行。這樣,當(dāng)選擇存儲(chǔ)解決方案時(shí),設(shè)計(jì)師必須權(quán)衡以下的各項(xiàng)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(yuǎn)比NOR的5s快。 大多數(shù)寫入操作需要先進(jìn)行擦除操作。 NAND的擦除

7、單元更小,相應(yīng)的擦除電路更少。2022-2-10深圳英眾世紀(jì)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(lái)尋址,可以很容易地存取其內(nèi)部的每一個(gè)字節(jié)。NAND器件使用復(fù)雜的I/O口來(lái)串行地存取數(shù)據(jù),各個(gè)產(chǎn)品或廠商的方法可能各不相同。8個(gè)引腳用來(lái)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(diǎn)有點(diǎn)像硬盤管理此類操作,很自然地,基于NAND的存儲(chǔ)器就可以取代硬盤或其他塊設(shè)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(guò)程更為簡(jiǎn)單,NAND結(jié)構(gòu)可以在給定的模具尺寸內(nèi)提供更高的容量,也就相應(yīng)地降低

8、了價(jià)格。NOR flash占據(jù)了容量為116MB閃存市場(chǎng)的大部分,而NAND flash只是用在8128MB的產(chǎn)品當(dāng)中,這也說(shuō)明NOR主要應(yīng)用在代碼存儲(chǔ)介質(zhì)中,NAND適合于數(shù)據(jù)存儲(chǔ),NAND在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和MMC存儲(chǔ)卡市場(chǎng)上所占份額最大。2022-2-10深圳英眾世紀(jì)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(zhì)時(shí)一個(gè)需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題是可靠性。對(duì)于需要擴(kuò)展MTBF的系統(tǒng)來(lái)說(shuō),Flash是非常合適的存儲(chǔ)方案?？梢詮膲勖?耐用性)、位交換和壞塊處理三個(gè)方面來(lái)比較NOR和NAND的可靠性。壽命(耐用性)在NAN

9、D閃存中每個(gè)塊的最大擦寫次數(shù)是一百萬(wàn)次,而NOR的擦寫次數(shù)是十萬(wàn)次。NAND存儲(chǔ)器除了具有10比1的塊擦除周期優(yōu)勢(shì),典型的NAND塊尺寸要比NOR器件小8倍,每個(gè)NAND存儲(chǔ)器塊在給定的時(shí)間內(nèi)的刪除次數(shù)要少一些。2022-2-10深圳英眾世紀(jì)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(gè)比特位會(huì)發(fā)生反轉(zhuǎn)或被報(bào)告反轉(zhuǎn)了。一位的變化可能不很明顯,但是如果發(fā)生在一個(gè)關(guān)鍵文件上,這個(gè)小小的故障可能導(dǎo)致系統(tǒng)停機(jī)。如果只是報(bào)告有問(wèn)題,多讀幾次就可能解決了。當(dāng)然,如果這個(gè)位真的改變了,就必須采用錯(cuò)誤探測(cè)/錯(cuò)誤

10、更正(EDC/ECC)算法。位反轉(zhuǎn)的問(wèn)題更多見于NAND閃存,NAND的供應(yīng)商建議使用NAND閃存的時(shí)候,同時(shí)使用EDC/ECC算法。這個(gè)問(wèn)題對(duì)于用NAND存儲(chǔ)多媒體信息時(shí)倒不是致命的。當(dāng)然,如果用本地存儲(chǔ)設(shè)備來(lái)存儲(chǔ)操作系統(tǒng)、配置文件或其他敏感信息時(shí),必須使用EDC/ECC系統(tǒng)以確?？煽啃浴?022-2-10深圳英眾世紀(jì)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(jī)分布的。以前也曾有過(guò)消除壞塊的努力,但發(fā)現(xiàn)成品率太低,代價(jià)太高,根本不劃算。NAND器件需要對(duì)介質(zhì)進(jìn)行初始化掃描以發(fā)現(xiàn)壞塊,并將壞塊標(biāo)記為不可用。在已制成的器件中,如果通過(guò)可靠的方法不能進(jìn)行這項(xiàng)處理,將導(dǎo)

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(chǔ)器那樣連接,并可以在上面直接運(yùn)行代碼。由于需要I/O接口,NAND要復(fù)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(shí),必須先寫入驅(qū)動(dòng)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(dāng)?shù)募记?因?yàn)樵O(shè)計(jì)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(jìn)行虛擬映射。2022-2-10深圳英眾世紀(jì)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(dāng)討論軟件支持的時(shí)候,應(yīng)該區(qū)別基本的讀/寫/擦操作和高一級(jí)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(yùn)行代碼不需要任何的軟件支持

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

13、EPROM，或?qū)懽鱁2PROM，全稱電子抹除式可復(fù)寫只讀存儲(chǔ)器 （英語(yǔ)：Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory），是一種可以通過(guò)電子方式多次復(fù)寫的半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備，可以在電腦上或?qū)Ｓ迷O(shè)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(lái)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(jì)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(lái)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(shè)備，它是以電子信號(hào)來(lái)修改其內(nèi)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(shí)，仍要利用一定的編程電壓，此時(shí)，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(nèi)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(jí)時(shí)，把跳線開關(guān)打至“off”的位置，即給芯片加上相應(yīng)的編程電壓，就可以方便地升級(jí)；平時(shí)使用時(shí)，則把跳線開關(guān)打至“ON”的位置，防止CIH類的病毒對(duì)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(jì)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(jī)的發(fā)展初期，BIOS都存放在ROM（Read Only Memory，只讀存儲(chǔ)器）中。ROM內(nèi)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(jìn)去的，其中的內(nèi)容只能讀不能改，一旦燒錄進(jìn)去，用戶只能驗(yàn)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(cuò)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(yīng)用的場(chǎng)合。EEPROM由于ROM制造和升級(jí)的不便，后來(lái)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(nèi)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(jī)會(huì)只有一次，一旦寫入后也無(wú)法修改，若是出了錯(cuò)誤，已寫入的芯片只能報(bào)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(chǎng)合或是ROM量產(chǎn)前的驗(yàn)證。2022-2-10深圳英眾世紀(jì)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(fù)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(gè)很明顯的特征，在其正面的陶瓷封裝上，開有一個(gè)玻璃窗口，透過(guò)該窗口，可以看到其內(nèi)部的集成電路，紫外線透過(guò)該孔照射內(nèi)部芯片就可以擦除其內(nèi)的數(shù)據(jù)，完成芯片擦除的操作要用到EPROM擦除器。EPROM內(nèi)資料的寫入要用專用的編程器，并且往芯片中寫內(nèi)容時(shí)必須要加一定的編程電壓（VPP=1224V，隨不同的芯片型號(hào)而定）。EPROM的型號(hào)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(jì)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(chǔ)器）是用戶可更改的只讀存儲(chǔ)器（ROM），其可通過(guò)高于普通電壓的作用來(lái)擦除和重編程（重寫）。不像EPROM芯片，EEPROM不需從計(jì)算機(jī)中取出即可修改。在一個(gè)EEPROM中，當(dāng)計(jì)算機(jī)在使用的時(shí)候可頻繁地反復(fù)編程，因此EEPROM的壽命是一個(gè)很重要的設(shè)計(jì)考慮參數(shù)。EEPROM是一種特殊形式的閃存，其應(yīng)用通常是個(gè)人電腦中的電壓來(lái)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(lái)存放硬件設(shè)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(jì)智能科技有限公司上海英眾信息科技有限公司保護(hù)方式串行E

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

20、 跑飛了，結(jié)果運(yùn)行到了寫EEPROM 的底層驅(qū)動(dòng)程序中，強(qiáng)來(lái)將數(shù)據(jù)寫入了進(jìn)去。2022-2-10深圳英眾世紀(jì)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(huì)所訂立的、主要是針對(duì)手機(jī)產(chǎn)品為主的內(nèi)嵌式存儲(chǔ)器標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。eMMC的應(yīng)用是對(duì)存儲(chǔ)容量有較高要求的消費(fèi)電子產(chǎn)品。eMMC的一個(gè)明顯優(yōu)勢(shì)是在封裝中集成了一個(gè)控制器，它提供標(biāo)準(zhǔn)接口并管理閃存，使得手機(jī)廠商就能專注于產(chǎn)品開發(fā)的其它部分，并縮短向市場(chǎng)推出產(chǎn)品的時(shí)間。這些特點(diǎn)對(duì)于希望通過(guò)縮小光刻尺寸和降低成本的NAND供應(yīng)商來(lái)說(shuō)，同樣的重要。應(yīng)用eMMC的應(yīng)用是對(duì)存儲(chǔ)容量有較高要求的消費(fèi)

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(rèn)這些產(chǎn)品究竟使用了何種存儲(chǔ)器，iSuppli利用拆機(jī)分析業(yè)務(wù)對(duì)它們進(jìn)行了拆解，發(fā)現(xiàn)eMMC身在其中。結(jié)構(gòu)由一個(gè)嵌入式存儲(chǔ)解決方案組成，帶有MMC（多媒體卡）接口、快閃存儲(chǔ)器設(shè)備及主控制器。所有都在一個(gè)小型的BGA封裝。接口速度高達(dá)每秒52MB，eMMC具有快速、可升級(jí)的性能。同時(shí)其接口電壓可以是1.8v或者是3.3v。2022-2-10深圳英眾世紀(jì)智能科技有限公司上海英眾信息科技有限公司優(yōu)點(diǎn)1.簡(jiǎn)化手機(jī)存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)。eMMC目前是最當(dāng)紅的移動(dòng)設(shè)備本地存儲(chǔ)

22、解決方案，目的在于簡(jiǎn)化手機(jī)存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)，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(shí)，都需要根據(jù)每家公司的產(chǎn)品和技術(shù)特性來(lái)重新設(shè)計(jì)，過(guò)去并沒有技術(shù)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(shù)改朝換代，包括70納米演進(jìn)至50納米，再演進(jìn)至40納米或30納米制程技術(shù)，手機(jī)客戶也都要重新設(shè)計(jì)，但半導(dǎo)體產(chǎn)品每1年制程技術(shù)都會(huì)推陳出新，存儲(chǔ)器問(wèn)題也拖累手機(jī)新機(jī)種推出的速度，因此像eMMC這種把所有存儲(chǔ)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(chǎng)中。3.加速產(chǎn)品研發(fā)速度。eMMC的設(shè)計(jì)概念，就是為了簡(jiǎn)化手機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)器的使用，將NANDFlash芯片和控制芯片設(shè)計(jì)成1顆MCP芯片，手機(jī)客戶只需要采購(gòu)eMMC芯片，放進(jìn)新手機(jī)中，不需處理其它繁復(fù)的NANDFlash兼容性和管理問(wèn)題，最大優(yōu)點(diǎn)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(jì)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(shì)eMMC規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)逐漸從eMMC4.3世代發(fā)展到eMMC4.4世代，eMMC4.5已經(jīng)問(wèn)世，2013年9月5日最新發(fā)布的小米3代手機(jī)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(chǔ)產(chǎn)品4，未來(lái)其他像更進(jìn)一步的MCP產(chǎn)品也會(huì)把MobileRAM一起融入，因此要打內(nèi)嵌式內(nèi)存之戰(zhàn)，還要看各家內(nèi)存資源和技術(shù)的齊全度。但以臺(tái)系內(nèi)存模塊廠而言，還在尋找商機(jī)的切入點(diǎn)，除非找到愿意全面支持的內(nèi)存大廠，否則未來(lái)可能只能做大陸山寨手機(jī)市場(chǎng)。2022-2-10深圳英眾世紀(jì)智能科技有限公司上海英眾信息科技有限公司ISSDSATA國(guó)際組織在發(fā)布SATA Express標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，還發(fā)布了面向嵌入式固態(tài)存儲(chǔ)的新標(biāo)準(zhǔn)“SATA SSD”。SATA SSD標(biāo)準(zhǔn)是面向嵌入式存儲(chǔ)設(shè)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(nèi)實(shí)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(chǔ)方案，非常適合 筆記本電腦和 平板電腦等移動(dòng)設(shè)備采用。 幾乎在同時(shí)，Sandisk就推出了基于該標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)，長(zhǎng)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(dòng)計(jì)算平臺(tái)，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(jì)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(shí)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(gè)名字還是比較貼切的。 2022-2-10深圳英眾世紀(jì)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(qū)動(dòng)器更好的存儲(chǔ)方案，它晶片容量大，主流容量已達(dá)2GB。NAND規(guī)格晶片多應(yīng)用在小型記憶卡，以儲(chǔ)存資料為主。NAND閃存是一種比硬盤驅(qū)動(dòng)器更

27、好的存儲(chǔ)方案，這在不超過(guò)4GB的低容量應(yīng)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(jì)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(jié)構(gòu)閃存結(jié)合了EPROM的高密度和EEPROM結(jié)構(gòu)的變通性的優(yōu)點(diǎn)。EPROM是指其中的內(nèi)容可以通過(guò)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(jiǎn)稱為FAMOS。它與MOS電路相似，是在N型基片上生長(zhǎng)出兩個(gè)高濃度的P型區(qū)，通過(guò)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(gè)多晶硅柵極浮空在 絕緣層中，與四周無(wú)直接電氣聯(lián)接。這種電路以浮空柵極是

28、否帶電來(lái)表示存1或者0，浮空柵極帶電后（例如負(fù)電荷），就在其下面，源極和漏極之間感應(yīng)出正的導(dǎo)電溝道，使MOS管導(dǎo)通，即表示存入0.若浮空柵極不帶電，則不能形成導(dǎo)電溝道，MOS管不導(dǎo)通，即存入1。2022-2-10深圳英眾世紀(jì)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(chǔ)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(gè)浮空柵，前者稱為第一級(jí)浮空柵，后者稱為第二級(jí)浮空柵?？山o第二級(jí)浮空柵引出一個(gè)電極，使第二級(jí)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(yīng)，使電子注入第一浮空柵極，即編程寫入。若使VG為負(fù)電壓，強(qiáng)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(jié)構(gòu)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?xùn)沤橘|(zhì)很薄，作為隧道氧化層。寫入方法與EEPROM相同，在第二級(jí)浮空柵加正電壓，使電子進(jìn)入第一級(jí)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(jí)浮空柵與漏極之間的隧道效應(yīng)，會(huì)注入到浮空柵的負(fù)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(dǎo)體技術(shù)的改進(jìn)，閃存也實(shí)現(xiàn)了單晶體管設(shè)計(jì)，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(shí)體。擦除一個(gè)區(qū)塊就是把所有的位(bit)設(shè)置為“1”(而所有字節(jié)(byte)設(shè)置為FFh)。有必要通過(guò)編程，把已擦除的位從“1”變?yōu)椤?”。最小的編程實(shí)體是字節(jié)(byte)。一些NOR閃存能同時(shí)執(zhí)行讀寫操作。雖然NAND不能同時(shí)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(jí)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。這種方法在個(gè)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(jì)智能科技有限公司上海英眾信息科技有限公司優(yōu)勢(shì)NAND的效率較高，是因?yàn)镹AND串中沒有金屬觸點(diǎn)。NAND閃存

31、單元的大小比NOR要小(4F2：10F2)的原因，是NOR的每一個(gè)單元都需要獨(dú)立的金屬觸點(diǎn)。NAND與硬盤驅(qū)動(dòng)器類似，基于扇區(qū)(頁(yè))，適合于存儲(chǔ)連續(xù)的數(shù)據(jù)，如圖片、音頻或個(gè)人電腦數(shù)據(jù)。雖然通過(guò)把數(shù)據(jù)映射到RAM上，能在系統(tǒng)級(jí)實(shí)現(xiàn)隨機(jī)存取，但是，這樣做需要額外的RAM存儲(chǔ)空間。此外，跟硬盤一樣，NAND器件存在壞的扇區(qū)，需要糾錯(cuò)碼(ECC)來(lái)維持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性。存儲(chǔ)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?yàn)楫?dāng)今的低成本消費(fèi)市場(chǎng)提供存儲(chǔ)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(chǔ)卡。NAND的復(fù)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(shè)計(jì)工程師無(wú)須改變電路板的硬件設(shè)計(jì)，就能從更小的密度移植到更大密度的設(shè)計(jì)上。2022-2-10深圳英眾世紀(jì)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(diǎn)在于寫(編程)和擦除操作的速率快，而NOR的優(yōu)點(diǎn)是具有隨機(jī)存取和對(duì)字節(jié)執(zhí)行寫(編程)操作的能力。NOR的隨機(jī)存取能力支持直接代碼執(zhí)行(XiP)，而這是嵌入式應(yīng)用經(jīng)常需要的一個(gè)功能。NAND的缺點(diǎn)是隨機(jī)存取的速率慢，NOR的缺點(diǎn)是受到讀和擦除速度慢的性能制約。NAND較適合于存儲(chǔ)文件。如今，越來(lái)越多的處理器具備直接NAND接口，并能直接從NAND(沒有NOR)導(dǎo)入數(shù)據(jù)。2022-2-10深圳英眾世紀(jì)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(shí)間短N(yùn)ANDNAND的真正好處是編程速度快、擦除時(shí)間短。NAND支持速率超過(guò)5Mbps的持續(xù)寫操作，其區(qū)塊擦除時(shí)間短至2ms，而NOR是750ms。顯然，NAND在某些方面具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。然而，它不太適合于直接隨機(jī)存取。對(duì)于16位的器件，NOR閃存大約需要41個(gè)I/O引腳；相對(duì)而言，NAND器件僅需24個(gè)引腳。NAND器件能夠復(fù)用指令、地址和數(shù)據(jù)總線，從而節(jié)省了引腳數(shù)量。復(fù)用接口的一項(xiàng)好處，就在于能夠利用同樣的硬件設(shè)計(jì)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(gè)好處顯然是其封裝選項(xiàng)：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(gè)8Gb的器件。這就使得一種封裝和接口能夠在未來(lái)支持較高的密度。NOR閃存的隨機(jī)存取時(shí)間為0.12ms，而NAND閃存的第一字節(jié)隨機(jī)存取速度要慢得多以2Gb NAND器件為例，它由2048個(gè)區(qū)塊組成，每個(gè)區(qū)塊有64個(gè)頁(yè)2GB NAND閃存包含2,048個(gè)區(qū)塊2022-2-10深圳英眾世紀(jì)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(gè)頁(yè)均包含一個(gè)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(yè)并沒有區(qū)別。NAND器件具有8或16位接口。通過(guò)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(chǔ)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(shí)間約為2ms。一旦數(shù)據(jù)被載入寄存器，對(duì)一個(gè)頁(yè)的編程大約要300s。讀一個(gè)頁(yè)面需要大約25s，其中涉及到存儲(chǔ)陣列訪問(wèn)頁(yè)，并把頁(yè)載入16,896位寄存器中。2022-2-10深圳英眾世紀(jì)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(gè)主要控制信號(hào)構(gòu)成除了I/O總線，NAND接口由6個(gè)主要控制信號(hào)構(gòu)成：1.芯片啟動(dòng)(Chip Enable, CE#)

36、：如果沒有檢測(cè)到CE信號(hào)，那么，NAND器件就保持待機(jī)模式，不對(duì)任何控制信號(hào)作出響應(yīng)。2.寫使能(Write Enable, WE#): WE#負(fù)責(zé)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(dāng)CLE為高時(shí)，在WE#信號(hào)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(dāng)ALE為高時(shí)，在WE#信號(hào)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(hào)會(huì)變低。該信號(hào)是漏極開路，需要采用上拉電阻。數(shù)據(jù)每次進(jìn)/出NAND寄存器都是通過(guò)16位或8位接口。當(dāng)進(jìn)行編程操作的時(shí)候，待編程的數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)寄存器，處于在WE#信號(hào)的上升沿。在寄存器內(nèi)隨機(jī)存取或移動(dòng)數(shù)據(jù)，要采用專用指令以便于隨機(jī)存取。2022-2-10深圳英眾世紀(jì)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(hào)的方式類似，負(fù)責(zé)輸出現(xiàn)有的數(shù)據(jù)，并增加到下一個(gè)地址。WE#和RE#時(shí)鐘運(yùn)行速度極快，達(dá)到30ns的水準(zhǔn)。當(dāng)RE#或CE#不為低的時(shí)候，輸出緩沖器會(huì)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(chǔ)器共享數(shù)據(jù)總線。該功能有時(shí)被稱為“無(wú)需介意芯片啟動(dòng)(chip enable dont care)”。這種方案的初衷是適應(yīng)較老的NAND器件，它們要求CE#在整個(gè)周期為低(譯注：根據(jù)上下文改寫)。輸入寄存器接收到頁(yè)編程(80h)指令時(shí)，內(nèi)部就會(huì)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(jī)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(gè)字節(jié)的地址2022-2-10深圳英眾世紀(jì)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(shí)，都提供一個(gè)指令周期當(dāng)輸出一串WE#時(shí)鐘時(shí)，通過(guò)在I/O位7：0上設(shè)置指令、驅(qū)

39、動(dòng)CE#變低且CLE變高，就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)指令周期。注意：在WE#信號(hào)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(gè)指令周期之后要占用若干地址周期。注意：復(fù)位或讀狀態(tài)指令例外，如果器件忙，就不應(yīng)該發(fā)送新的指令。注意：因?yàn)樽詈笠涣械奈恢檬?112，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(nèi)的頁(yè)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(yè)內(nèi)隨機(jī)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(gè)最高字節(jié)(第三、第四和第五字節(jié))來(lái)選擇區(qū)塊?？傮w而言，NAND的基本操作包括：復(fù)

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(jī)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(jì)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(nèi)置NAND接口的處理器或控制器的好處很多。如果沒有這個(gè)選擇，有可能在NAND和幾乎任何處理器之間設(shè)計(jì)一個(gè)“無(wú)粘接邏輯(glueless)”接口。NAND和NOR閃存的主要區(qū)別是復(fù)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(hào)指定指令周期，而ALE信號(hào)指定地址周期。利用這兩個(gè)控制信號(hào)，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(jiǎn)單地通過(guò)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(shí)間自動(dòng)設(shè)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