Flash闪速存储器

1、Flash闪速存储器-(NANtJ日NOR：匕较)一、闪速存储器的特点闪速存储器(FlashMemory)是一类非易失性存储器NVM(NonVolatileMemory)即使在供电电源关闭后仍能保持片内信息；而诸如DRAMSRAM这类易失性存储器，当供电电源关闭时片内信息随即丢失。FlashMemory集其它类非易失性存储器的特点：与EPRO附比较，闪速存储器具有明显的优势一一在系统电可擦除和可重复编程，而不需要特殊的高电压(某些第一代闪速存储器也要求高电压来完成擦除和/或编程操作)；与EEPROM比较，闪速存储器具有成本低、密度大的特点。其独特的性能使其广泛地运用丁各个领域，包括嵌入式系统，

2、如PC及外设、电信交换机、蜂窝电话、网络互联设备、仪器仪表和汽车器件，同时还包括新兴的语音、图像、数据存储类产品，如数字相机、数字录音机和个人数字助理(PDA。Flash的技术特点如下：区块存储单元：在物理结构上分成若干个被称为区块的存储单元，不同区块之间相互独立，每个区块几KBE十KR(1) 先擦后写：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。(2) 位交换：有时一个比特位会发生反转，就是位交换。(3) 区块损坏：使用过程中，某些区块可能会被损坏，区块损坏后就不可修复。二、闪速存储器的技术分类全球闪速存储器的主要供应商有AM

3、DATMELFujistu、Hitachi、Hyundai、Intel、Micron、Mitsubishi、SamsungSSTSHARPTOSHIBA由丁各自技术架构的不同，分为几大阵营。1 NOR技术NO成术(亦称为Linear技术)闪速存储器是最早出现的FlashMemory,目前仍是多数供应商支持的技术架构。它源丁传统的EPROM?件，与其它FlashMemory技术相比，具有可靠性高、随机读取速度快的优势，在擦除和编程操作较少而直接执行代码的场合，尤其是纯代码存储的应用中广泛使用，如PC的BIOS固件、移动电话、硬盘驱动器的控制存储器等。NO成术FlashMemory具有以下特点：（

4、1）程序和数据可存放在同一芯片上，拥有独立的数据总线和地址总线，能快速随机读取，允许系统直接从Flash中读取代码执行，而无需先将代码下载至RA"再执行；（2）可以单字节或单字编程，但不能单字节擦除，必须以块为单位或对整片执行擦除操作，在对存储器进行重新编程之前需要对块或整片进行预编程和擦除操作。由丁NOFK术FlashMemory的擦除和编程速度较慢,而块尺寸乂较大，因此擦除和编程操作所花费的时间很长，在纯数据存储和文件存储的应用中，NOFRfc术显得力不从心。不过，仍有支持者在以写入为主的应用，如CompactFlash卡中继续看好这种技术。2 NANCfe术SamsungTOS

5、HIB麻日Fujistu支持NANIM术FlashMemory。这种结构的闪速存储器适合丁纯数据存储和文件存储，主要作为SmartMedia卡、CompactFlash卡、PCMCIAATA、固态盘的存储介质，并正成为闪速磁盘技术的核心。3 NAN毁术FlashMemory具有以下特点：（1）以贞为单位进行读和编程操作，1页为256或512B（字节）；以块为单位进行擦除操作，1块为4K、8K或16KB具有快编程和快擦除的功能，其块擦除时间是2m§而NO成术的块擦除时间达到几白ms（2）数据、地址采用同一总线，实现申行读取。随机读取速度慢且不能按字节随机编程。（3）芯片尺寸小，引脚少，

6、是位成本（bitcost最低的固态存储器，将很快突破每兆字节1美元的价格限制。（4）芯片包含有失效块，其数目最大可达到335块（取决丁存储器密度）。失效块不会影响有效块的性能，但设计者需要将失效块在地址映射表中屏蔽起来。Samsun必司在1999年底开发出世界上第一颗1GbNAND术闪速存储器。据称这种FlashMemory可以存储560张高分辨率的照片或32首CD质量的歌曲，将成为下一代便携式信息产品的理想媒介。Samsun评用了许多DRA啪工艺技术，包括首次采用0.15m的制造工艺来生产这颗Flash。已经批量生产的K9K1208UO昧用0.18m工艺，存储容量为512MtAND技术ANE

7、ft术是Hitachi公司的专利技术。Hitachi和Mitsubishi共同支持AN以术的FlashMemory。AN以术与NANO样采用“大多数完好的存储器”概念，目前，在数据和文档存储领域中是另一种占重要地位的闪速存储技术。Hitachi和Mitsubishi公司采用0.18m的制造工艺，并结合MLCK术，生产出芯片尺寸更小、存储容量更大、功耗更低的512Mb-ANDFlashMemory再利用双密度封装技术DDP（DoubleDensityPackageTechnology）,将2片512Mb®片叠加在1片TSOP48勺封装内，形成一片1Gb芯片。HN29V51211M有突出

8、的低功耗特性，读电流为2mA待机电流仅为1A,同时由丁其内部存在与块大小一致的内部RAMg冲区，使得ANCfe术不像其他采用MLC勺闪速存储器技术那样写入性能严重下降。Hitachi公司用该芯片制造128MB勺MultiMedia卡和2MB的PC-ATA#,用丁智能电话、个人数字助理、掌上电脑、数字相机、便携式摄像机、便携式音乐播放机等。4由EEPRO源生的闪速存储器EEPROM有很高的灵活性，可以单字节读写（不需要擦除，可直接改写数据），但存储密度小，单位成本高。部分制造商生产出另一类以EEPR。做闪速存储阵列的FlashMemory,如ATMELSST的小扇区结构闪速存储器（SmallSe

9、ctorFlashMemory）和ATMEL勺海量存储器（Data-FlashMemory）。这类器件具有EEPROMNO成术FlashMemory二者折衷的性能特点：（1）读写的灵活性逊丁EEPRQM能直接改写数据。在编程之前需要先进行贞擦除，但与NO成术FlashMemory的块结构相比其贞尺寸小，具有快速随机读取和快编程、快擦除的特点。（2）与EEPROM较，具有明显的成本优势。（3）存储密度比EEPROM,但比NO滋术FlashMemory小，如SmallSectorFlashMemory的存储密度可达到4Mb而32Mb的DataFlashMemory芯片有试用样品提供。正因为这类器件

10、在性能上的灵活性和成本上的优势，使其在如今闪速存储器市场上仍占有一席之地。三、发展趋势存储器的发展都具有更大、更小、更低的趋势，这在闪速存储器行业表现得尤为淋漓尽致。随着半导体制造工艺的发展，主流闪速存储器厂家采用0.18m,甚至0.15pm的制造工艺。借助丁先进工艺的优势，FlashMemory的容量可以更大：NO成术将出现256Mbffi器件，NAN函AN以术已经有1Gb的器件；同时芯片的封装尺寸更小：从最初DIP封装，至UPSOPSSOPTSOFW装，再到BGA寸装，FlashMemory已经变得非常纤细小巧；先进的工艺技术也决定了存储器的低电压的特性，从最初12V的编程电压，一步步下降

11、到5V、3.3V、27V、1.8V单电压供电。这符合国际上低功耗的潮流，更促进了便携式产品的发展。另一方面，新技术、新工艺也推动FlashMemory的位成本大幅度下降：采用NO成术的Intel公司的28F128J3价格为25美元，NAN阪术和ANDg术的FlashMemory将突破1MB1美元的价位，使其具有了取代传统磁盘存储器的潜质。世界闪速存储器市场发展十分迅速，其规模接近DRA榆场的1/4,与DRAM0SRA"起成为存储器市场的三大产品。FlashMemory的迅猛发展归因丁资金和技术的投入，高性能低成本的新产品不断涌现，刺激了FlashMemory更广泛的应用，推动了行业的

12、向前发展。NORFLAS和NANDFLASH点NOR的读速度比NANDf快一些。NAND的写入速度比NO啾彳艮多 NAND的4ms擦除速度远比NOR：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NORflash带有SRA戚口，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。NANIS件使用复杂的I/O口来申行地存取数据，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。NAN皈和写操作采用512字节的块，这一点有点像硬盘管理此类操作，很自然地，基丁NAND勺存储器就可以取代硬盘或其他块设备。容量和成本NANDfl

13、ash的单元尺寸几乎是NOFRS件的一半，由丁生产过程更为简单，NAND吉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。NORflash占据了容量为116MB囚存市场的大部分，而NANDflash只是用在8128MB的产品当中，这也说明NOF&要应用在代码存储介质中，NANDS合丁数据存储，NAN训CompactFlash、SecureDigital、PCCards和MM恭储卡市场上所占份额最大。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丁磁盘仿真和闪存管理算法的软件，包括性能优化。在NO懦件上运行代码不需要任何的软件支持，在NANtDS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（MTDNAN冽NOFR§件在进行写入和擦除操作时都需要MTD寿命（耐用性在NANEM存中每个块的最大擦写次数是一白万次，而NOR勺擦写次数是十万次。NAN/储器除了具有10比1的块擦除周期优势，典型的NANIM尺寸要比NOR器件