香烟 小说 居尼尔斯:Nand 和Nor flash详解（转）

NOR和NAND是现在市场上两种主要的非易失闪存技术。Intel于1988年首先开发出NOR flash技术，彻底改变了原先由EPROM和EEPROM一统 
天下的局面。紧接着，1989年，东芝公司发表了NAND flash结构，强调降低每比特的成本，更高的性能，并且象磁盘一样可以通过接口 
轻松升级。但是经过了十多年之后，仍然有相当多的硬件工程师分不清NOR和NAND闪存。 
　　相“flash存储器”经常可以与相“NOR存储器”互换使用。许多业内人士也搞不清楚NAND闪存技术相对于NOR技术的优越之处，因 
为大多数情况下闪存只是用来存储少量的代码，这时NOR闪存更适合一些。而NAND则是高数据存储密度的理想解决方案。 
　　NOR的特点是芯片内执行(XIP, eXecute In Place)，这样应用程序可以直接在flash闪存内运行，不必再把代码读到系统RAM中。 
NOR的传输效率很高，在1～4MB的小容量时具有很高的成本效益，但是很低的写入和擦除速度大大影响了它的性能。 
　　NAND结构能提供极高的单元密度，可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度也很快。应用NAND的困难在于flash的管理和需要 
特殊的系统接口。  性能比较 
　　flash闪存是非易失存储器，可以对称为块的存储器单元块进行擦写和再编程。任何flash器件的写入操作只能在空或已擦除的单元 
内进行，所以大多数情况下，在进行写入操作之前必须先执行擦除。NAND器件执行擦除操作是十分简单的，而NOR则要求在进行擦除前 
先要将目标块内所有的位都写为0。 
　　由于擦除NOR器件时是以64～128KB的块进行的，执行一个写入/擦除操作的时间为5s，与此相反，擦除NAND器件是以8～32KB的块进 
行的，执行相同的操作最多只需要4ms。 
　　执行擦除时块尺寸的不同进一步拉大了NOR和NADN之间的性能差距，统计表明，对于给定的一套写入操作(尤其是更新小文件时)， 
更多的擦除操作必须在基于NOR的单元中进行。这样，当选择存储解决方案时，设计师必须权衡以下的各项因素。 
　　● NOR的读速度比NAND稍快一些。 
　　● NAND的写入速度比NOR快很多。 
　　● NAND的4ms擦除速度远比NOR的5s快。 
　　● 大多数写入操作需要先进行擦除操作。 
　　● NAND的擦除单元更小，相应的擦除电路更少。  接口差别 
　　NOR flash带有SRAM接口，有足够的地址引脚来寻址，可以很容易地存取其内部的每一个字节。 
　　NAND器件使用复杂的I/O口来串行地存取数据，各个产品或厂商的方法可能各不相同。8个引脚用来传送控制、地址和数据信息。 
　　NAND读和写操作采用512字节的块，这一点有点像硬盘管理此类操作，很自然地，基于NAND的存储器就可以取代硬盘或其他块设备。  容量和成本 
　　NAND flash的单元尺寸几乎是NOR器件的一半，由于生产过程更为简单，NAND结构可以在给定的模具尺寸内提供更高的容量，也就 
相应地降低了价格。 
　　NOR flash占据了容量为1～16MB闪存市场的大部分，而NAND flash只是用在8～128MB的产品当中，这也说明NOR主要应用在代码存 
储介质中，NAND适合于数据存储，NAND在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和MMC存储卡市场上所占份额最大。  可靠性和耐用性 
　　采用flahs介质时一个需要重点考虑的问题是可靠性。对于需要扩展MTBF的系统来说，Flash是非常合适的存储方案。可以从寿命 
(耐用性)、位交换和坏块处理三个方面来比较NOR和NAND的可靠性。 
　　寿命(耐用性) 
　　在NAND闪存中每个块的最大擦写次数是一百万次，而NOR的擦写次数是十万次。NAND存储器除了具有10比1的块擦除周期优势，典型 
的NAND块尺寸要比NOR器件小8倍，每个NAND存储器块在给定的时间内的删除次数要少一些。 
　　位交换 
　　所有flash器件都受位交换现象的困扰。在某些情况下(很少见，NAND发生的次数要比NOR多)，一个比特位会发生反转或被报告反转 
了。 
　　一位的变化可能不很明显，但是如果发生在一个关键文件上，这个小小的故障可能导致系统停机。如果只是报告有问题，多读几次 
就可能解决了。 
　　当然，如果这个位真的改变了，就必须采用错误探测/错误更正(EDC/ECC)算法。位反转的问题更多见于NAND闪存，NAND的供应商建 
议使用NAND闪存的时候，同时使用EDC/ECC算法。 
　　这个问题对于用NAND存储多媒体信息时倒不是致命的。当然，如果用本地存储设备来存储操作系统、配置文件或其他敏感信息时， 
必须使用EDC/ECC系统以确保可靠性。 
　　坏块处理 
　　NAND器件中的坏块是随机分布的。以前也曾有过消除坏块的努力，但发现成品率太低，代价太高，根本不划算。 
　　NAND器件需要对介质进行初始化扫描以发现坏块，并将坏块标记为不可用。在已制成的器件中，如果通过可靠的方法不能进行这项 
处理，将导致高故障率。  易于使用 
　　可以非常直接地使用基于NOR的闪存，可以像其他存储器那样连接，并可以在上面直接运行代码。 
　　由于需要I/O接口，NAND要复杂得多。各种NAND器件的存取方法因厂家而异。 
　　在使用NAND器件时，必须先写入驱动程序，才能继续执行其他操作。向NAND器件写入信息需要相当的技巧，因为设计师绝不能向坏 
块写入，这就意味着在NAND器件上自始至终都必须进行虚拟映射。  软件支持 
　　当讨论软件支持的时候，应该区别基本的读/写/擦操作和高一级的用于磁盘仿真和闪存管理算法的软件，包括性能优化。 
　　在NOR器件上运行代码不需要任何的软件支持，在NAND器件上进行同样操作时，通常需要驱动程序，也就是内存技术驱动程序(MTD 
)，NAND和NOR器件在进行写入和擦除操作时都需要MTD。 
　　使用NOR器件时所需要的MTD要相对少一些，许多厂商都提供用于NOR器件的更高级软件，这其中包括M-System的TrueFFS驱动，该驱 
动被Wind River System、Microsoft、QNX Software System、Symbian和Intel等厂商所采用。 
　　驱动还用于对DiskOnChip产品进行仿真和NAND闪存的管理，包括纠错、坏块处理和损耗平衡。[**************************************************************************  我来给你说说什么是eMMC
讨论到eMMC的发展历程，必须要从介绍Flash的历史开始
Flash分为两种规格：NOR Flash和NAND Flash，两者均为非易失性闪存模块。
1988年，Intel首次发出NOR flash技术,彻底改变了原先由EPROM和EEPROM一统天下的局面。NOR类似于DRAM, 以存储程序代码为主，可以让微处理器直接读取。因为读取速度较快，但晶片容量较低，所以多应用在通讯产品中，如手机。
1989年，东芝公司发表NAND flash结构，强调降低每比特的成本,更高的性能，并且像磁盘一样可以通过接口轻松升级。因为NAND flash的晶片容量相对于NOR大，更像硬盘，写入与清除资料的速度远快于NOR，所以当时多应用在小型机以储存资料为主。目前已广泛应用在各种存储设备上, 可存储代码和资料。NAND Flash的存储单元发展:从 SLC, MLC到TLC，超越摩尔定律
SLC=Single-Level Cell, 即1bit/cell，读写速度快，寿命长，价格是MLC三倍以上，约10万次读写寿命。
MLC=Multi-Level Cell, 即2bit/cell ,速度一般，寿命一般，价格一般，月3000-10000次读写寿命。
TLC=Triple-Level Cell,  即3bit/cell，速度慢，寿命短，价格便宜，约500次读写寿命，技术在逐渐成长中。
摩尔定律是由英特尔（Intel）创始人之一戈登•摩尔（Gordon Moore）提出来的。其内容为：当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。换言之，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18个月翻两倍以上。而NAND Flash行业的摩尔定律周期则只有12个月。
NAND Flash的存储单元从最初的SLC（ Single Layer Cell）, 到2003年开始兴起MLC (Multi-Layer Cell), 发展至今，SLC已经淡出主流市场，主流存储单元正在从MLC向TLC（Triple Layer Cell）迈进。纳米制程工艺和存储单元的发展，使得同样大小的芯片有更高密度和更多的存储单元，Flash得以在容量迅速增加的同时，还大幅降低了单位存储容量的成本。
但其弊端也轻易显现，从原来的1bit/cell发展到后来3bit/cell, 计算更为复杂，出错率不免更高，读写次数和寿命也会更短。在这种情况下现有MLC 和 TLC Flash 都需要搭配一颗高性能的控制芯片来提供EDC和ECC、平均擦写等Flash管理。随着近年平板电脑和智能手机等在全球热潮来袭，嵌入式存储eMMC即营运而生
iphone，iPAD带动了智能手机和平板电脑行业的迅猛发展，引发了电子产品更新换代，对存储硬件提出了更高的要求。多媒体播放、高清摄像，GPS，各色各样的应用以及外观轻薄小巧的发展趋势，要求存储硬件拥有高容量、高稳定性和高读写速度的同时，需要存储芯片在主板中占有更小的空间。然而NAND Flash 随着纳米制程和存储技术的主流趋势发展，性能却在不断下降。可擦写寿命短，出错概率高，读写速度慢，稳定性差。嵌入式存储芯片eMMC就可以弥补这个市场需求和NAND Flash发展的缺口。
eMMC ( Embedded Multi Media Card) 采用统一的MMC标准接口， 把高密度NAND Flash以及MMC Controller封装在一颗BGA芯片中。针对Flash的特性，产品内部已经包含了Flash管理技术，包括错误探测和纠正，flash平均擦写，坏块管理，掉电保护等技术。用户无需担心产品内部flash晶圆制程和工艺的变化。同时eMMC单颗芯片为主板内部节省更多的空间。
之前市场上流通的eMMC产品均出自国外的厂商闪迪、三星、东芝。而大陆厂商泰胜微科技今年第一个在国内推出了自有品牌BIWIN的eMMC产品，完全自主研发和封装测试，并将其产品命名为qNAND，已于年中推向了市场。泰胜微科技专注于嵌入式存储产品的研发和生产。拥有11年Flash的行业经验，是华南地区唯一一家拥有12寸晶圆封装测试工厂的民营企业。根据最新的测试结果，BIWIN的品牌eMMC——qNAND在一些关键性能指标上大幅优于同类产品。作为后来者，泰胜微的表现很值得期待。
eMMC的未来
eMMC规格的标准逐渐从eMMC4.3世代发展到eMMC4.4世代，eMMC4.5即将问世。就目前JEDEC的规划方向来看，eMMC下一个世代将会由UFS(Universal Flash Storage)规格接棒。我们将UFS视为一种衔接eMMC 4.5版后的NAND Flash新接口标准，预期未来初期将在智能型手机及平板计算机等新兴智能型移动装置上，成为嵌入式储存媒体的主要的应用标准之一。UFS将提供极高的速度，以即时高速存储大型多媒体文件，同时在消费电子设备上使用时降低功耗。有了新的标准，预计用户存取90分钟电影的时间会从目前的3分钟降低到几秒钟。这项新的标准将支持手机，数码相机等其他消费电子产品，并将做为方便通用的开发标准存在。 本文来自：我爱研发网(52RD.com) - R&D大本营
详细出处：http://www.52rd.com/Blog/Detail_RD.Blog_joshuacp_22216.html