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    FLASH闪存产品概述

    时间:2022-09-27 14:57来源:www.www.larfn.com 作者:ictest8 点击:

         随着国内对集成电路,特别是存储芯片的重视,前来咨询我们关于NOR Flash,NAND Flash,SD NAND, eMMC, Raw NAND的客户越来越多了。这里我们专门写了这篇文章:
    1、把常用的存储产品做了分类;2、把一些产品的特点做一个描述。

     

       我们把存储产品大概分为E2PROM,NOR,NAND 3类,他们框架如下:

    一,E2PROM

           容量非常小,目前存在于一些MCU内部,??仄?,电风扇等小家电里。用来存储一些基础信息。用户基本不关心这个。因此这里不做详细描述。

    二,NOR Flash

           是目前应用领域最广泛的一种存储芯片了.基本上主流的电子产品里都有使用。甚至我们手机摄像头内部,屏幕驱动电路板上都会用到。主要用来存储代码和一些比较小的数据文件。主流是SPI NOR接口; 主流容量:1Mbit~128Mbit; 封装:SOP-8居多,也有更小的;尺寸也都比较小。

           NOR Flash架构决定了它的容量不能做大,而且读取速度比较慢。好处在于比较简单易用。甚至可以直接用地址访问到数据,不需要建立文件系统。(这点攻城狮朋友们比较喜欢)

    三,NAND Flash

           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)。这里我们从如下几方面做一个分类:

          3.1 内部材质

         NAND FLASH从材质上可以分为SLC/MLC/TLC/QLC,本质区别就是在最小的存储单元内能存放多少bit的信息。SLC(2bit)/MLC(4bit)/ TLC(8bit)/ QLC(16bit). 这样晶圆的存储密度会翻倍。这4种晶圆的特点如下:

    SD NAND,贴片式TF卡,贴片式SD卡

       可以看到从SLC 到QLC 擦写寿命越来越短,性能和品质越来越差。目前我们主流的消费类电子产品使用的大容量产品,基本都是TLC/QLC了。比如手机,笔记本里的固态硬盘。

       3.2 生产工艺

       目前主要有2D和3D。主流生产工艺已经升级到3D了。2D和3D区别可以看如下的示意图:

    SD NAND,贴片式TF卡,贴片式SD卡

       可以理解2D工艺就是老的砖瓦房,3D工艺就是摩天大楼。带来的最大好处就是存储密度N倍的增长。最近几年手机,笔记本的主流容量都在变大跟产业使用了3D工艺有直接关系。

       3.3 使用特点/管理机制

       NAND Flash产品本身存在一定的特性,要正常使用,必须配备对应的管理机制。主要有:

       1,NAND Flash存在位翻转和位偏移。本来存储的是0101的数据,有一定概率会变成1010。这个时候就需要配备EDC/ECC机制;

       2,NAND Flash出厂时会有坏块(不用惊讶,原厂出厂的时候都会标识出来,而且比例是很低),在使用当中也可能产生坏块。因此需要配备 动态和静态坏块管理机制;

      3,NAND Flash有写入寿命的限制。每个块都有擦写寿命。因此需要配备 平均读写机制。让整体的块能够均衡的被使用到;

      4,NAND Flash是先擦后写,集中擦写的强电流会对周边块有影响等。需要配备 垃圾回收,均衡电荷散射机制等。

      CS创世 SD NAND把这些算法都集成到内部了。示意图如下

    CS SD NAND内置四大Flash管理算法

      3.4 产品分类

      简单的可以按照如下划分:

    SD NAND,贴片式TF卡,贴片式SD卡

       Raw NAND本质上是把NAND Flash晶圆的Pad点引出来,封装成TSOP48/BGA等颗粒。 由于里面不带控制器,针对NAND Flash的各种管理算法都需要在CPU端来做,一来会涉及到写驱动的问题;二来会增加CPU的负荷。

       带控制器的产品,我们分为芯片类和模组类两种。由于产品的设计初衷不一样,导致两类产品的品质要求有很大区别。具体我们曾经写了一篇文章专门讲过这个:http://www.longsto.com/news/25.html。

       芯片类产品有SD NAND,eMMC, SPI NAND. 他们共同特点是内部都带了针对NAND Flash的管理机制。相对来说可以减轻CPU的负荷。但SPI NAND除外,它内部只带了部分管理算法,因此还是需要写驱动。 模组类产品主流的有TF/SD卡,SSD,U盘等。

       这里我们把几个常用产品做一个简单的对比:

    SD NAND,贴片式TF卡,贴片式SD卡

       CS创世 SD NAND和几个产品的具体对比,也可以参考如下文章:

       SD NAND VS TF卡:http://www.longsto.com/news/8.html

       SD NAND VS Raw NAND:http://www.longsto.com/news/6.html

       SD NAND VS eMMC:http://www.longsto.com/news/7.html

       SD NAND VS SPI NAND:http://www.longsto.com/news/26.html

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