NAND Flash與NOR Flash：壞塊管理需求的差異解析

NOR Flash和NAND Flash是兩種不同類型的閃存技術(shù)，它們?cè)诖鎯?chǔ)單元的連接方式、耐用性、壞塊管理等方面存在差異。

NOR Flash的存儲(chǔ)單元是并聯(lián)的，每個(gè)存儲(chǔ)單元的字線和源線分別相連，這使得NOR Flash在讀取速度上具有優(yōu)勢(shì)，適合用于執(zhí)行代碼的存儲(chǔ)，如固件和操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)。NOR Flash的耐用性相對(duì)較低，通常每個(gè)單元塊的擦寫(xiě)次數(shù)在十萬(wàn)次左右。NOR Flash通常在芯片設(shè)計(jì)時(shí)就包含了冗余比特，當(dāng)某個(gè)存儲(chǔ)單元失效時(shí)，可以用這些冗余比特進(jìn)行替換，從而保證了存儲(chǔ)的可靠性。

與此相反，NAND Flash的存儲(chǔ)單元是串聯(lián)的，每個(gè)存儲(chǔ)單元的字線和源線首尾相接，這種設(shè)計(jì)使得NAND Flash在寫(xiě)入和擦除操作上更為高效，適合于大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。NAND Flash的耐用性較高，每個(gè)單元塊的擦寫(xiě)次數(shù)可達(dá)到一百萬(wàn)次。然而，NAND Flash在生產(chǎn)過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生壞塊，這些壞塊可能是由于物理?yè)p傷、電壓不穩(wěn)定、環(huán)境因素等造成的。NAND Flash的壞塊管理機(jī)制包括初始化掃描、持續(xù)監(jiān)控、錯(cuò)誤校正碼（ECC）的使用、磨損均衡等，以確保數(shù)據(jù)的安全性和存儲(chǔ)設(shè)備的性能。

所謂壞塊，本身就是NAND Flash中的叫法，因?yàn)镹AND Flash的最小擦除單位是block，當(dāng)某個(gè)block因某個(gè)或某幾個(gè)單元在進(jìn)行擦除時(shí)報(bào)告了錯(cuò)誤，那這一整個(gè)block將會(huì)被標(biāo)記為壞塊。而NOR Flash的最小擦除單位不一定是block，也可以是sector，同時(shí)NOR Flash的錯(cuò)誤管理機(jī)制和NAND Flash不一樣，沒(méi)有標(biāo)記一整個(gè)block為壞塊之說(shuō)，所以就認(rèn)為NOR Flash不存在壞塊。但是NOR Flash也會(huì)有概率出現(xiàn)錯(cuò)誤的存儲(chǔ)單元，只是不叫壞塊罷了。

存儲(chǔ)單元的錯(cuò)誤有兩類：一是出廠時(shí)的固有錯(cuò)誤，這個(gè)只要是flash都會(huì)有；二是使用過(guò)程錯(cuò)誤，這類NAND Flash出現(xiàn)的概率比NOR Flash要高。因?yàn)镹AND陣列的存儲(chǔ)單元是串聯(lián)的，存儲(chǔ)單元容易收到相鄰單元的影響，而NOR陣列的存儲(chǔ)單元是獨(dú)立的，不容易收到相鄰單元的干擾。

NAND Flash的壞塊管理通常包括以下幾個(gè)步驟：

1.出廠時(shí)的壞塊檢測(cè)和標(biāo)記。

2.使用過(guò)程中，通過(guò)ECC等技術(shù)檢測(cè)和修復(fù)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，間接識(shí)別壞塊。

3.出現(xiàn)壞塊時(shí)，使用備用塊進(jìn)行替換，并更新映射表以避免使用壞塊。

4.通過(guò)算法將寫(xiě)入操作均勻分布到存儲(chǔ)器上，實(shí)現(xiàn)磨損均衡，延長(zhǎng)使用壽命。

NOR Flash由于其并聯(lián)的設(shè)計(jì)和較低的耐用性，通常被認(rèn)為是沒(méi)有壞塊的，但實(shí)際上，NOR Flash也可能存在壞塊，只是在內(nèi)部已經(jīng)通過(guò)冗余比特替換等方式進(jìn)行了處理。

總的來(lái)說(shuō)，NOR Flash不需要進(jìn)行復(fù)雜的壞塊管理，主要是因?yàn)槠湓O(shè)計(jì)中已經(jīng)包含了冗余比特來(lái)替換失效的存儲(chǔ)單元，而NAND Flash由于其存儲(chǔ)單元的串聯(lián)設(shè)計(jì)和更高的耐用性要求，需要進(jìn)行更為復(fù)雜的壞塊管理來(lái)保證數(shù)據(jù)的完整性和存儲(chǔ)設(shè)備的可靠性。

SD NAND的壞塊管理機(jī)制

SD NAND（貼片式TF卡)是NAND Flash技術(shù)的一種實(shí)現(xiàn)形式，采用標(biāo)準(zhǔn)SDIO接口，它通過(guò)內(nèi)置控制器和固件，提供了一種簡(jiǎn)單易用、高性能、高耐用性的存儲(chǔ)解決方案，特別適用于對(duì)尺寸、功耗和集成度有特定要求的應(yīng)用。

SD NAND產(chǎn)品通常內(nèi)置了壞塊管理機(jī)制，確保存儲(chǔ)的可靠性和耐用性。如MK米客方德推出的SD NAND產(chǎn)品內(nèi)部集成了先進(jìn)的控制器，該控制器實(shí)現(xiàn)了一套高效的壞塊管理機(jī)制。這套機(jī)制不僅提高了存儲(chǔ)設(shè)備的可靠性和耐用性，而且通過(guò)智能算法優(yōu)化了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和訪問(wèn)速度，適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景，包括物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、車載系統(tǒng)、工業(yè)控制系統(tǒng)和醫(yī)療設(shè)備等。