什么是NAND 型 Flash 存儲(chǔ)器？

前言

NAND Flash 和 NOR Flash是現(xiàn)在市場上兩種主要的閃存技術(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)表了 NAND Flash 結(jié)構(gòu),后者的單元電路尺寸幾乎只是 NOR 器件的一半,可以在給定的芯片尺寸內(nèi)提供更高的容量,也就相應(yīng)地降低了價(jià)格。

1.NAND Flash ROM

NAND Flash ROM 應(yīng)該是目前最熱門的存儲(chǔ)芯片了。因?yàn)槲覀兩钪薪?jīng)常使用的電子產(chǎn)品都會(huì)涉及到它。比如你買手機(jī)，肯定會(huì)考慮64GB，還是256GB？買筆記本是買256GB，還是512GB容量的硬盤呢？（目前電腦大部分采用了基于 NAND Flash 產(chǎn)品的固態(tài)硬盤）。

2.NOR Flash ROM

NOR Flash ROM 的特點(diǎn)是以字節(jié)為單位隨機(jī)存取。這樣，應(yīng)用程序可以直接在 Flash ROM 中執(zhí)行，不必再把程序代碼預(yù)先讀到 RAM 中。NOR Flash ROM 的接口簡單，與通常的擴(kuò)展存儲(chǔ)器一樣，可以直接連接到處理器的外圍總線上。

與 NOR Flash ROM 相比， NAND Flash ROM 以頁（行）為單位隨機(jī)存取,在容量、使用壽命和成本方面有較大優(yōu)勢。但是它的讀出速度稍慢,編程較為復(fù)雜,因此大多作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器使用。嵌入式產(chǎn)品中包括數(shù)碼相機(jī)、MP3 隨身聽記憶卡、體積小巧的U盤等均采用 NAND Flash ROM 。

在存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)上，NAND Flash 內(nèi)部采用非線性宏單元模式,全部存儲(chǔ)單元被劃分為若干個(gè)塊(類似于硬盤的,一般為8 KB)，這也是擦除操作的基本單位。進(jìn)而，每個(gè)塊又分為若干個(gè)大小為512 B的頁，每頁的存儲(chǔ)容量與硬盤每個(gè)扇區(qū)的容量相同。也就是說，每頁都有512條位線,每條位線連接一個(gè)存儲(chǔ)元。此時(shí)，要修改 NAND 芯片中一個(gè)字節(jié)，就必須重寫整個(gè)數(shù)據(jù)塊。當(dāng)Flash 存儲(chǔ)器的容量不同時(shí)，其塊數(shù)量以及組成塊的頁的數(shù)量都將不同。相應(yīng)地，地址信息包括了列地址、塊地址以及相應(yīng)的頁面地址。這些地址通過8位總線分組傳輸，需要多個(gè)時(shí)鐘周期。當(dāng)容量增大時(shí)，地址信息增加，那么就需要占用更多的尋址周期，尋址時(shí)間也就越長。這導(dǎo)致NAND Flash的地址傳輸開銷大，因此并不適合于頻繁、小數(shù)據(jù)量訪問的應(yīng)用。

相比較而言，NAND 型 Flash 存儲(chǔ)器具有更高的存儲(chǔ)密度、更快的寫人速度、更低的價(jià)格以及更好的擦寫耐用性等優(yōu)點(diǎn)，非常適用于大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。但由于NAND Flash的接口和操作都相對(duì)復(fù)雜，位交換操作頻繁，因此通常還要采用錯(cuò)誤探測/錯(cuò)誤糾正(EDC/ECC)算法來保護(hù)關(guān)鍵性數(shù)據(jù)。

例如深圳雷龍有限公司的 CSNP32GCR01-AOW 芯片。

?

一.免驅(qū)動(dòng)使用。SD NAND內(nèi)置了針對(duì)NAND Flash的壞塊管理，平均讀寫，動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的EDC/ECC等算法。

二.性能更穩(wěn)定。由于NAND Flash內(nèi)部是先擦后寫機(jī)制，如果軟件處理不當(dāng)，在突然掉電的時(shí)候就會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。而SD NAND內(nèi)部自帶的垃圾回收等機(jī)制可以很好的規(guī)避這個(gè)問題。因此CS創(chuàng)世的二代產(chǎn)品才會(huì)通過10K次的隨機(jī)掉電測試。

三.尺寸更小。目前SD NAND 是68mm 大小，8個(gè)pin腳，相比Raw NAND的1220mm大小，48個(gè)pin腳，采用SD NAND可以做出更小巧的產(chǎn)品，而且也能節(jié)省CPU寶貴的GPIO口（這點(diǎn)對(duì)于MCU單片機(jī)來說更是重要）

四.SD NAND可選容量更多。目前有128MB/512MB/4GB容量。而SLC 的Raw NAND 主流容量128MB，512MB已經(jīng)少見，供貨周期也很長；單顆4GB的Raw NAND基本都是MLC或者TLC NAND的晶圓，管理起來更復(fù)雜。

不用寫驅(qū)動(dòng)程序自帶壞塊管理的 NAND Flash（貼片式TF卡），尺寸小巧，簡單易用，兼容性強(qiáng)，穩(wěn)定可靠，固件可定制，LGA-8 封裝，標(biāo)準(zhǔn)SDIO接口，兼容SPI，兼容拔插式TF卡/SD卡，可替代普通 TF卡/SD 卡，尺寸 6.2x8mm ，內(nèi)置平均讀寫算法，通過1萬次隨機(jī)掉電測試耐高低溫，機(jī)貼手貼都非常方便，速度級(jí)別Class10（讀取速度 23.5MB/S 寫入速度 12.3MB/S ）標(biāo)準(zhǔn)的 SD2.0 協(xié)議普通的SD卡可直接驅(qū)動(dòng)，支持TF卡啟動(dòng)的 SOC 都可以用 SD NAND。

SD NAND原理圖如下：