什么是NAND 型 Flash 存储器?

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芯片芯语|  楼主 | 2024-3-7 18:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
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前言
NAND Flash 和 NOR Flash是现在市场上两种主要的闪存技术。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,后者的单元电路尺寸几乎只是 NOR 器件的一半,可以在给定的芯片尺寸内提供更高的容量,也就相应地降低了价格。
1.NAND Flash ROM
NAND Flash ROM 应该是目前最热门的存储芯片了。因为我们生活中经常使用的电子产品都会涉及到它。比如你买手机,肯定会考虑64GB,还是256GB?买笔记本是买256GB,还是512GB容量的硬盘呢?(目前电脑大部分采用了基于 NAND Flash 产品的固态硬盘)。
2.NOR Flash ROM
NOR Flash ROM 的特点是以字节为单位随机存取。这样,应用程序可以直接在 Flash ROM 中执行,不必再把程序代码预先读到 RAM 中。NOR Flash ROM 的接口简单,与通常的扩展存储器一样,可以直接连接到处理器的外围总线上。
与 NOR Flash ROM 相比, NAND Flash ROM 以页(行)为单位随机存取,在容量、使用寿命和成本方面有较大优势。但是它的读出速度稍慢,编程较为复杂,因此大多作为数据存储器使用。嵌入式产品中包括数码相机、MP3 随身听**卡、体积小巧的U盘等均采用 NAND Flash ROM 。
在存储结构上,NAND Flash 内部采用非线性宏单元模式,全部存储单元被划分为若干个块(类似于硬盘的,一般为8 KB),这也是擦除操作的基本单位。进而,每个块又分为若干个大小为512 B的页,每页的存储容量与硬盘每个扇区的容量相同。也就是说,每页都有512条位线,每条位线连接一个存储元。此时,要修改 NAND 芯片中一个字节,就必须重写整个数据块。当Flash 存储器的容量不同时,其块数量以及组成块的页的数量都将不同。相应地,地址信息包括了列地址、块地址以及相应的页面地址。这些地址通过8位总线分组传输,需要多个时钟周期。当容量增大时,地址信息增加,那么就需要占用更多的寻址周期,寻址时间也就越长。这导致NAND Flash的地址传输开销大,因此并不适合于频繁、小数据量访问的应用。
相比较而言,NAND 型 Flash 存储器具有更高的存储密度、更快的写人速度、更低的价格以及更好的擦写耐用性等优点,非常适用于大量数据的存储。但由于NAND Flash的接口和操作都相对复杂,位交换操作频繁,因此通常还要采用错误探测/错误纠正(EDC/ECC)算法来保护关键性数据。
例如深圳雷龙有限公司的 CSNP32GCR01-AOW 芯片。
一.免驱动使用。SD NAND内置了针对NAND Flash的坏块管理,平均读写,动态和静态的EDC/ECC等算法。
二.性能更稳定。由于NAND Flash内部是先擦后写机制,如果软件处理不当,在突然掉电的时候就会导致数据丢失。而SD NAND内部自带的垃圾回收等机制可以很好的规避这个问题。因此CS创世的二代产品才会通过10K次的随机掉电测试。
三.尺寸更小。目前SD NAND 是68mm 大小,8个pin脚,相比Raw NAND的1220mm大小,48个pin脚,采用SD NAND可以做出更小巧的产品,而且也能节省CPU宝贵的GPIO口(这点对于MCU单片机来说更是重要)
四.SD NAND可选容量更多。目前有128MB/512MB/4GB容量。而SLC 的Raw NAND 主流容量128MB,512MB已经少见,供货周期也很长;单颗4GB的Raw NAND基本都是MLC或者TLC NAND的晶圆,管理起来更复杂。
不用写驱动程序自带坏块管理的 NAND Flash(贴片式TF卡),尺寸小巧,简单易用,兼容性强,稳定可靠,固件可定制,LGA-8 封装,标准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 ,内置平均读写算法,通过1万次随机掉电测试耐高低温,机贴手贴都非常方便,速度级别Class10(读取速度 23.5MB/S 写入速度 12.3MB/S )标准的 SD2.0 协议普通的SD卡可直接驱动,支持TF卡启动的 SOC 都可以用 SD NAND。
SD NAND原理图如下:

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