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nand闪存盒子我们熟知的NAND闪存，还有个“双胞胎兄弟”

发布时间 : 2024-11-27

作者 : 小编

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我们熟知的NAND闪存，还有个“双胞胎兄弟”

【IT168 评论】无论消费者还是企业机构，大多数人在谈到闪存时，首先想到的就是NAND闪存。从一定的现实意义上来讲，NAND闪存可以说已经成为固态硬盘的代名词。基于块寻址结构和高密度，使其成为磁盘的完美替代品。

　　NOR闪存是另一种与NAND不同的闪存类型，它具有不同的设计拓扑结构，某些特定的应用场景下更为适合。在比较NAND和NOR闪存在不同应用中的相对优势和适用性之前，检查其结构差异是很重要的。

　　NAND闪存产品是当今已经达到高水准的存储芯片，是当前市面上嵌入式以及独立式SSD的主要原材料。多层单元(MLC)技术和3D制造工艺的结合，将NAND存储单元垂直蚀刻到硅衬底上，使存储密度和NAND芯片容量呈几何级增长。

　　NAND与NOR电路基础

　　尽管NAND闪存是这两种非易失性内存技术中相对流行的一种，但NAND和NOR都是由同一名东芝公司的工程师在上世纪80年代中期发明的。要理解这两个种类的区别和命名，需要简要回顾一下逻辑门的基础知识。

　　NAND和NOR分别涉及到布尔逻辑函数中的逻辑“和”（and）以及“或”（or）。如下所示，NAND和NOR都生成响应两个二进制输入的输出。

响应两个二进制输入的NAND和NOR输出

　　NAND和NOR逻辑门仅仅为它们各自的功能实现了上面这个真值表。

　　NAND门在概念上是作为AND门实现的——当两个输入都是1时输出1——后面跟着一个NOT门，这是一个逻辑反转。相应的，NOR门在概念上是一个OR门——有任何一个输入是1时输出1，然后是NOT门，这是一个逻辑倒装。

　　布尔逻辑的背景对于理解NAND和NOR闪存至关重要，因为闪存单元被连接到一个行和列的数组中。在NAND闪存中，一组中的所有单元(通常是一个字节的倍数，取决于芯片的大小)共享一条位线，并以串行方式连接每个单元，每个单元连接到一个单独的字行。同一字行连接一个内存块中的多个字节，通常为4 KB到16 KB。因此，只有当所有的字线都是高或单状态时，位线才会降低或变为零状态，这实际上将内存组转换为一个多输入NAND门。

　　与此相反，NOR闪存并行组织位线的方式是，当位线和字线都处于低或零状态时，内存单元只保持高或单状态。

　　NAND单元的串联结构使得它们可以通过导电层(或掺杂层)连接在衬底上，而不需要外部接触，从而显著减少了其横截面积。

　　NAND闪存单元的串联连接意味着它们不需要单元之间通过金属层进行外部接触——而这正是NOR拓扑结构所需的。使用导电层连接硅衬底上的单元意味着NAND闪存的密度通常比NOR高两个数量级，或100倍。此外，组内单元的串联连接使它们可以垂直地堆积在3D数组中，位线类似于垂直管道。

　　相反，由于NOR闪存单元不能单独寻址，因此它们对于随机访问应用程序更快。

　　NAND与NOR产品类型

　　这两种类型的闪存具有明显的特性和性能差异，它们有各自最适合的应用程序类型。除了容量外，NAND和NOR闪存还具有不同的运行、性能和成本特性，如下图所示。

　　这两种闪存中也有几种不同的产品类型，它们在I/O接口、写入持久性、可靠性和嵌入式控制功能方面有所不同。

　　NAND闪存产品类型

　　NAND闪存以单层（SLC）、多层（MLC）、三层（TLC）或四层（QLC）的形式在每个单元（cell）中存储bit，分别为1 bit/cell、2 bit/cell、3 bit/cell、4 bit/cell。要确定哪种类型的NAND最适合于工作负载，简单来说，每个单元的位数越高，其容量就越大——当然，是以数据持久性和稳定性为代价的。

　　NAND设备只是没有任何外围电路的存储芯片，这些外围电路使NAND闪存可以在SSD、U盘或其他存储设备中使用。相比之下，托管型NAND产品嵌入了一个内存控制器来处理必要的功能，比如磨损调平、坏块管理(从使用中消除非功能性内存块)和数据冗余。

　　NOR闪存产品类型

　　串行设备通过只暴露少量(通常是1到8个)I/O信号来减少包的pin数。对于需要快速连续读取的应用程序来说，这是理想的选择。NOR闪存通常用于瘦客户机、机顶盒、打印机和驱动器控制器。

　　并行NOR产品暴露多个字节，而且通常使用内存页而不是单独的字节进行操作，更适用于启动代码和高容量应用程序，包括数码单反相机、存储卡和电话。

　　两种闪存都是不可或缺的

　　NAND是闪存的主力，广泛用于嵌入式系统和SSD等存储设备的大容量数据存储。不过，NOR 闪存在存储可执行的启动代码和需要频繁随机读取小数据集的应用程序方面起着关键作用。显然，这两种类型的闪存将继续在计算机、网络和存储系统的设计中发挥作用。

　　原文作者：Kurt Marko

祝贺，NAND闪存面世35 周年

来源：内容由导体行业观察（ID：icbank）编译自servethehome，谢谢。

今天，铠侠正在庆祝 NAND 闪存诞生 35 周年。具体来说，该公司在 1987 年发明了 NAND 闪存。当时，NOR 占主导地位，对 NAND 是否会成为一种可行的技术存在疑问。但三年半之后，NAND成为了一个改变世界的大市场。

铠侠庆祝 NAND 闪存 35 周年

在 1990 年代，我们还没有 TB 级闪存的手机或 PB 级的 1U 服务器。取而代之的是，在 90 年代中期，闪存在数字答录机中得到了第一次大规模应用。在那里，NAND 取代了磁带。大多数 STH 的读者已经足够大，可以记住录音机时代，但对于那些不记得的人，与其只是点击手机上的语音邮件，还有一个实体盒子。那个盒子通常放在桌面或工作台面上，响了一定次数后会拿起电话，播放一条消息，然后记录来电者想说的话。录音发生在容易出错的盒式磁带上。NAND 移除了移动部件。

铠侠 35 年 NAND 闪存的过去和现在从那时起，许多设备都采用了 NAND。缺少移动部件以及存储密度和性能使得 NAND 广泛用于各地的设备中。NAND 是从数据中心到边缘设备再到物联网的所有领域的基础技术。以下是铠侠在过去 25 年左右的成本降低水平和密度方面的数据（从发明到答录机使用案例需要很多年时间。）

铠侠 35 年的 NAND 闪存我们走了多远研发推动了密度并带来了新的工艺节点。随着密度的增加，每 GB 的成本急剧下降。

铠侠2021年的NAND Flash市场份额这已经从一项在 5 年多的时间里努力寻找用例的技术变成了每年 70B 美元的行业（并且还在不断增长。）

NAND 绝对是当今的一项基础技术。像许多其他技术一样，它曾经被抛弃只是为了成为市场推动者。实际上，NAND 在我们日常生活的方方面面都是一种使能技术，这是值得花时间认识的重要行业里程碑之一。

三星预计最快年底推出200 层堆叠以上NAND Flash

外媒报导，全球半导体企业为了先量产200 层堆叠以上NAND Flash 快闪记忆体，展开激烈竞争。南韩三星计划2022 年底或2023 上半年推出200 层堆叠以上NAND Flash 记忆体，2023 上半年开始量产供应市场。南韩媒体《BusinessKorea》报导，三星电子原计划2021 年底量产176 层堆叠NAND Flash 快闪记忆体，但考虑到那时市况，最后决定延后到2022 年第一季。但美商记忆体大厂美光抢先量产176 层堆叠NAND Flash 快闪记忆体，市场人士预测，三星将加速200 层堆叠以上NAND Flash 快闪记忆体量产步伐，以夺回美光抢走的技术领先头衔。三星预计128 层堆叠单片记忆体上再叠96 层，共推出224 层NAND Flash 快闪记忆体。产品推出后与176 层堆叠产品相较，224 层堆叠NAND Flash 快闪记忆体生产效率和数据传输速度可提高30%。目前除了三星积极布局200 层堆叠以上NAND Flash 快闪记忆体，其他还有美光和南韩记忆体大厂SK 海力士，也在加速200 层以上NAND Flash 快闪记忆体开发，预计将是另一个NAND Flash 快闪记忆体的决战领域。

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