【存储器家族你我他（1）——Flash】

图片来源于网络，侵删

昨晚都在回家的路上了，突然接到老大电话。

老大：新项目为什么飞了一根线？

我：灯的控制线漏接了。

老大：（叹气）不是说一版定板吗？

我：（小声bb）我是说尽量啊。。。

算了算了，自己线没接，说什么都是错的。。。

好了，进入今天的主题，存储器，是半导体行业三大支柱之一。对于我们身边的手机、平板、PC、笔记本和可穿戴等所有电子产品来说，存储器就类似于钢铁之于现代工业，是名副其实的电子行业“原材料”。

我们做电子产品，不免要跟存储类产品打交道，也就是我们说的Memory，Memory从类别上可以分两类：RAM和ROM。

目前消费类电子中的ROM几乎都是Flash型的，主要有Nand和NOR两大类，还有极小一部分是EPROM或者EEPROM的Flash。而RAM多是SDRAM或者DDRx SDRAM型的。

实际上还有一类Memory，也是手机产品通常采用的：MCP。为什么叫MCP呢？

因为它实际上是把RAM和ROM包在一起了。而根据内部包的东西，可以分为Nand+SDRAM型、NOR+SDRAM型，eMMC+SDRAM型。这里边eMMC就是Nand型的一种，只不过它里边包了Nand、SDRAM和相应的Nand接口控制器。（看到这里，差不多也晕了吧，晕就对了~~~嘻嘻！）

小提示：想要了解ROM和RAM究竟有何区别吗？建议大家可以查阅小何以前的文章，里面写的更详细！ 聊聊存储器EMMC与DDR的那些事儿~~~

Memory具体分类见下图：

Memory家族分类

我们先来说Flash。

通常，手机类嵌入式系统里的Flash相当于电脑的硬盘，用来做硬件启动、 软件数据存储和一些用户数据存储的。

NOR Flash的特点是传输效率高、容量小、贵。

NOR Flash实行的是芯片内执行，应用程序可以直接跑在NOR上面，而不用把代码取到RAM再读。由于它自身结构特点，很难把NOR Flash做大，目前能做的最大的就是128MB的，做到这么大的巨贵无比。。。一般都是4MB、8MB以下的应用场景会使用NOR Flash较多。基于它的特点，手机上已经早已看不见NOR Flash了。

NandFlash的特点是高的写入和擦除速度、容量大、便宜。

一个8MB的NOR Flash 比一个128MB的NandFlash便宜不了几毛钱，可想而知这个价格差距是有多大。但是Nand有自己的缺点：就是在使用过程中会产生坏块，并且容易产生位反转（NOR也会发生位反转，但概率不高）。这就要求Nand在使用时候CPU要有针对它相应的坏块管理和ECC校验位检测。

Nand还能往下分类，分为SLC、MLC和TLC的，它们是单层单元、多层单元和三层单元。这这里我说下大概原理。

SLC一个晶圆根据它的电压储存一个位，内容为0或1两个数字，MLC一个晶圆能存两位，内容为00、01、10、11四个，TLC就是能存三位了，表示八个数字。可以发现相同晶圆的TLC要比SLC容量多了7倍，但是，MLC是根据电压来分成八位的，存在很多不稳定因素，可靠性极差，擦写次数也很少，大概寿命500次擦写左右，因此一般来讲很少会用MLC。

相对来讲SLC的品质就很高，品质好的寿命可以达到上万次的擦写。我们通常使用的以SLC居多，MLC也有少量。现在，由于工艺的提高，要求元器件尺寸越来越小，Nand和NOR的大尺寸不能满足生产需要，于是一种SPI Nand/NOR Flash应运而生。

512K SPI FLASH

顾名思义，它的本质还是Nand/NOR，只不过接口改用了SPI接口。现在很多CPU都会兼容SPI Nand/NOR的FLASH，让选择可以更多一些。而SPI NandFlash由于做了接口处理，所以也有相应的坏块管理功能在里面，减少了CPU的内存资源。

多说一句，我们通常说的SPI Flash默认指的就是SPI NOR Flash，如果你想要Nand的话一定要特别强调说出来是SPI NandFlash。

未完待续。。。

备注：以上内容为公众号（硬件女工程师的日常）原创作品，版权归作者所有，本头条号已获作者授权发布。

欢迎关注工程师小何，如果您觉得本文有点小用，可以点击右上角“…”转发或者扩散到朋友圈~~~

NOR Flash 和 NAND Flash 的区别

参考于《ARM嵌入式系统开发典型模块》一书，仅用于笔记学习，如果侵删

Flash Memory是一种非易失性的存储器。

Flash 按照结构可以分为 nor flash 和 nand flash两大类，两者的读取速率差不多。

NOR flash的特点就是芯片内执行，这样应用程序可以直接在 flash 内存内运行，不必再把代码读到系统 RAM 中。nor flash 的传输效率很高，在1~4MB的小容量时具有很高的成本效益，但是很低的写入和擦除速度大大影响了它的性能。

鉴于NOR Flash擦写速度慢，成本高等特性，NOR Flash主要应用于小容量、内容更新少的场景，例如PC主板BIOS、路由器系统存储等。

NAND FLASH写入性能好，大容量下成本低。目前，绝大部分手机和平板等移动设备中所使用的eMMC内部的Flash Memory都属于NAND FLASH。PC中的固态硬盘中也是使用NAND FLASH。

NAND flash 结构能提供极高的单元密度，可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度也很快。应用nand flash 的困难在于flash 的管理和需要的特殊接口。

总结nor flash 和 nand flash的差别在以下的几个方面

1、容量和成本

nor flash 的容量大小为1MB~32MB ,而nand flash 的为16MB~512MB。nand flash 的单元尺寸几乎是nor flash 的一半，由于生产的过程更为简单，因此价格也是相对低。

2、性能差别

（1）nor flash 的读速度比 nand flash稍快一些

（2）nor flash 的写入速度比 nand flash 慢了很多

（3）nand flash 的4ms擦除速度远比nor flash 的5s 快

（4）nand flash 的擦除单元更小，相应的擦除电路也久更小

3、接口差别

nor flash 的接口和RAM一样，而 nand flash 是使用I/O口来串行地存取数据。

3.1 NOR Flash根据与CPU端接口的不同，可以分为Parallel NOR Flash和SPI NOR FLASH两类。

NAND FLASH 需要通过专门的NFI（NAND FLASH Interface）与Host端进行通信，如下图所示：

4、易用性

使用nor flash 的相对简单，可以非常直接地使用基于 nor flash 地内存，可以像其他存储器那样连接，还可以直接在上面运行代码

而使用 nand flash 的话就复杂了，需要I/O接口，必须先写入驱动程序，才可以继续执行其他的操作。

5、耐用性

在nand flash内存中的每个块的最大擦除写次数是100万次，而nor flash 的擦写次数是10万次。

NAND FLASH根据每个存储单元内存储比特个数的不同，可以分为SLC（Single-LevelCell）、MLC（MulTI-LevelCell）和TLC（Triple-LevelCell）三类。其中，在一个存储单元中，SLC可以存储1个比特，MLC可以存储2个比特，TLC则可以存储3个比特。每一个存储单元内部通过不同的电压等级来表示其所存储的信息。在SLC中，存储单元的电压被分为两个等级，分别表示0和1两个状态，即1个比特；在MLC中，存储单元的电压则被分为4个等级，分别表示00011011四个状态，即2个比特位；同理，在TLC中，存储单元的电压被分为8个等级，存储3个比特信息。

NAND FLASH的单个存储单元存储的比特位越多，读写性能会越差，寿命也越短，但是成本会更低。

6、坏块处理

nand flash 器件中的坏处是随机分布的

nand flash 器件需要对介质进行初始化扫描以发现坏块，并将坏块标记为不可用。在已制成的器件中，如果通过可靠的方法不能进行这项处理，将导致高故障率。

7、位交换

所有flash器件都受位交换现象的困扰。在某些情况下(很少见，nand flash发生的次数要比nor flash多)，一个比特位会发生反转或被报告反转了。

一位的变化可能不很明显，但是如果发生在一个关键文件上，这个小小的故障可能导致系统停机。如果只是报告有问题，多读几次就可能解决了。当然，如果这个位真的改变了，就必须采用错误探测/错误更正(EDC/ECC)算法。位反转的问题更多见于NAND闪存，NAND的供应商建议使用NAND闪存的时候，同时使用EDC/ECC算法。

这个问题对于用NAND存储多媒体信息时倒不是致命的。当然，如果用本地存储设备来存储操作系统、配置文件或其他敏感信息时，必须使用EDC/ECC系统以确保可靠性。

8、主要用途

nor flash常用于保存代码和关键数据。nand flash 用于保存数据。

9、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于磁盘仿真和闪存管理算法的软件，包括性能优化。

在NOR器件上运行代码不需要任何的软件支持，

在NAND器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(MTD)，

NAND和NOR器件在进行写入和擦除操作时都需要MTD。

使用NOR器件时所需要的MTD要相对少一些，许多厂商都提供用于NOR器件的更高级软件，这其中包括M-System的TrueFFS驱动，该驱动被Wind River System、Microsoft、QNX Software System、Symbian和Intel等厂商所采用。

驱动还用于对DiskOnChip产品进行仿真和NAND闪存的管理，包括纠错、坏块处理和损耗平衡。

相关问答

1、存储架构不同NORFlash架构提供足够的地址线来映射整个存储器范围。这提供了随机访问和短读取时间的优势,这使其成为代码执行的理想选择。另一个优点是100%...

SDNAND品牌有:芯存者,专业提供SDNANDFLASH为嵌入式系统存储保驾护航,容量规格有128MB,256MB,512MB,1GByte(8Gbit)2GByte(16Gbit)4GB...

NAND闪存的最快读写速度取决于具体的技术和规格。目前,高性能NAND闪存的读取速度可以达到几百兆字节每秒(MB/s),而写入速度通常在几十到一百多兆字节每秒之间...

1、写入/擦除操作的时间不同【nandflash】:擦除NAND器件以8~32KB的块进行,执行同一写入/擦除的操作时间为4ms【norflash】:擦除NOR器件是以64~128KB的块.....

1、存储架构不同NORFlash架构提供足够的地址线来映射整个存储器范围。这提供了随机访问和短读取时间的优势,这使其成为代码执行的理想选择。另一个优点是100%...

1.性能比较flash闪存是非易失存储器,可以对称为块的存储器单元块进行擦写和再编程。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...●N...

这个应该是手机/相机/PDA上的说明。。。NandFlash是一种存储介质。相当于电脑的硬盘。是用来存储东西的。电脑上可存储的东西,在这里也都能存储。而1GGG8GG...

在于它们的存储方式和读取方式不同。nandflash是一种串行存储器,数据是通过串行方式存储和读取的,而norflash是一种并行存储器,数据是通过并行方式存储和读取...

1、存储架构不同NORFlash架构提供足够的地址线来映射整个存储器范围。这提供了随机访问和短读取时间的优势,这使其成为代码执行的理想选择。另一个优点是100...

NorFlash和NandFlash是两种不同的闪存存储器,它们的主要区别在于其存储方式和应用场景。1.存储方式:NorFlash采用的是随机访问存储(RAM)方式,也就是说可以...