NAND Flash与NOR Flash究竟有何不同｜半导体行业观察

来源：内容由 微信公众号 半导体行业观察 （ID：icbank） 翻译自「embedded」，作者 Avinash Aravindan，谢谢。

嵌入式系统设计人员在选择闪存时必须考虑许多因素：使用哪种类型的Flash架构，是选择串行接口还是并行接口，是否需要校验码（ECC）等。如果处理器或控制器仅支持一种类型的接口，则会限制选项，因此可以轻松选择内存。但是，情况往往并非如此。例如，一些FPGA支持串行NOR闪存、并行NOR闪存和NAND闪存来存储配置数据，同样，它们也可以用来存储用户数据，这使得选择正确的存储器件更加困难。本文将讨论闪存的不同方面，重点放在NOR闪存和NAND闪存的差异方面。

存储架构

闪存将信息存储在由浮栅晶体管制成的存储单元中。这些技术的名称解释了存储器单元的组织方式。在NOR闪存中，每个存储器单元的一端连接到源极线，另一端直接连接到类似于NOR门的位线。在NAND闪存中，几个存储器单元（通常是8个单元）串联连接，类似于NAND门（参见图1）。

NOR Flash（左）具有类似NOR门的架构。NAND Flash（右）类似于NAN

NOR Flash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％已知的零件寿命。缺点包括较大的单元尺寸导致每比特的较高成本和较慢的写入和擦除速度。

相比之下，与NOR闪存相比，NAND闪存具有更小的单元尺寸和更高的写入和擦除速度。缺点包括较慢的读取速度和I / O映射类型或间接接口，这更复杂并且不允许随机访问。值得注意的是，NAND Flash中的代码执行是通过将内容映射到RAM来实现的，这与直接从NOR Flash执行代码不同。另一个主要缺点是存在坏块。NAND闪存通常在部件的整个生命周期内出现额外的位故障时具有98％的良好位，因此，器件内需要ECC功能。

存储容量

与NOR闪存相比，NAND闪存的密度要高得多，主要是因为其每比特成本较低。NAND闪存通常具有1Gb至16Gb的容量。NOR闪存的密度范围从64Mb到2Gb。由于NAND Flash具有更高的密度，因此主要用于数据存储应用。

擦除/读写

在NOR和NAND闪存中，存储器被组织成擦除块。该架构有助于在保持性能的同时保持较低的成本，例如，较小的块尺寸可以实现更快的擦除周期。然而，较小块的缺点是芯片面积和存储器成本增加。由于每比特成本较低，与NOR闪存相比，NAND闪存可以更经济高效地支持更小的擦除块。目前，NAND闪存的典型块大小为8KB至32KB，NOR Flash为64KB至256KB。

NAND闪存中的擦除操作非常简单，而在NOR闪存中，每个字节在擦除之前都需要写入“0”。这使得NOR闪存的擦除操作比NAND闪存慢得多。例如，NAND闪存S34ML04G2需要3.5ms才能擦除128KB块，而NOR闪存S70GL02GT则需要约520ms来擦除类似的128KB扇区。这相差近150倍。

如前所述，NOR闪存具有足够的地址和数据线来映射整个存储区域，类似于SRAM的工作方式。例如，具有16位数据总线的2Gbit（256MB）NOR闪存将具有27条地址线，可以对任何存储器位置进行随机读取访问。在NAND闪存中，使用多路复用地址和数据总线访问存储器。典型的NAND闪存使用8位或16位多路复用地址/数据总线以及其他信号，如芯片使能，写使能，读使能，地址锁存使能，命令锁存使能和就绪/忙碌。NAND Flash需要提供命令（读，写或擦除），然后是地址和数据。这些额外的操作使NAND闪存的随机读取速度慢得多。例如，NAND闪存S34ML04G2需要30μS，而NOR闪存S70GL02GT需要120nS。因此，NOR比NAND快250倍。

为了克服或减少较慢读取速度的限制，通常以NAND闪存中的页方式读取数据，每个页是擦除块的较小子部分。仅在每个读取周期开始时使用地址和命令周期顺序读取一页的内容。NAND闪存的顺序访问持续时间通常低于NOR闪存设备中的随机访问持续时间。利用NOR Flash的随机访问架构，需要在每个读取周期切换地址线，从而累积随机访问以进行顺序读取。随着要读取的数据块的大小增加，NOR闪存中的累积延迟变得大于NAND闪存。因此，NAND Flash顺序读取可以更快。但是，由于NAND Flash的初始读取访问持续时间要长得多，两者的性能差异只有在传输大数据块时才是明显的，通常大小要超过1 KB。

在两种Flash技术中，只有在块为空时才能将数据写入块。NOR Flash的慢速擦除操作使写操作更慢。在NAND Flash中，类似于读取，数据通常以页形式编写或编程（通常为2KB）。例如，单独使用NAND闪存S34ML04G2 写入页面需要300μS。

为了加快写入操作，现代NOR Flashes还采用类似于页面写入的缓冲区编程。例如，前文所述的NOR闪存S70GL02GT，支持缓冲器编程，这使其能够实现与单词相似写入超时多字节编程。例如，512字节数据的缓冲区编程可以实现1.14MBps的吞吐量。

能耗

NOR闪存在初始上电期间通常需要比NAND闪存更多的电流。但是，NOR Flash的待机电流远低于NAND Flash。两个闪存的瞬时有功功率相当。因此，有效功率由存储器活动的持续时间决定。NOR Flash在随机读取方面具有优势，而NAND Flash在擦除，写入和顺序读取操作中消耗的功率相对较低。

可靠性

保存数据的可靠性是任何存储设备的重要性能指标。闪存会遭遇称为位翻转的现象，其中一些位可以被反转。这种现象在NAND闪存中比在NOR闪存中更常见。出于产量考虑，NAND闪存随附着散布的坏块，随着擦除和编程周期在NAND闪存的整个生命周期中持续，更多的存储器单元变坏。因此，坏块处理是NAND闪存的强制性功能。另一方面，NOR闪存带有零坏块，在存储器的使用寿命期间具有非常低的坏块累积。因此，当涉及存储数据的可靠性时，NOR Flash具有优于NAND Flash的优势。

可靠性的另一个方面是数据保留，这方面，NOR Flash再次占据优势，例如，NOR Flash闪存S70GL02GT提供20年的数据保留，最高可达1K编程/擦除周期，NAND闪存S34ML04G2提供10年的典型数据保留。

编程和擦除周期的数量曾是一个需要考虑的重要特性。这是因为与NOR闪存相比，NAND闪存用于提供10倍更好的编程和擦除周期。随着技术进步，这已不再适用，因为这两种存储器在这方面的性能已经很接近。例如，S70GL02GT NOR和S34ML04G2 NAND都支持100,000个编程 - 擦除周期。但是，由于NAND闪存中使用的块尺寸较小，因此每次操作都会擦除较小的区域。与NOR Flash相比，其整体寿命更长。

表1提供了本文中讨论的主要内容摘要。

NOR闪存和NAND闪存的主要特性与一般和具体比较数据的比较。

通常，NOR闪存是需要较低容量、快速随机读取访问和更高数据可靠性的应用的理想选择，例如代码执行所需。NAND闪存则非常适用于需要更高内存容量和更快写入和擦除操作的数据存储等应用。

买固态更轻松 高性价比256GB SSD推荐

1三星840EVO 250GB SSD售849元

主流256GB SSD的价格越来越平易近人，几乎所有的一线厂商都加入到竞争当中来，其中有久经考验的老将，也有刚刚迈入市场的新兵，价格普遍在600~800元区间，由于产品非常丰富，用户在选择是也容易被困惑，应对这种情况，今天我们刻意挑选了几款256GB SSD推荐给用户，您只要看价格就可以，性价比绝对都是非常出色的。

买固态更轻松 高性价比256GB SSD推荐

作为一款畅销1年的产品，没有点实力是很难做到这点的，三星840EVO250GB固态硬盘虽然饱受争议，但出色的表现让吐槽用户哑口无言，目前这款产品在京东售价849元，有着非常出色的性价比，如果您近期打算购买一款大容量SSD，不妨考虑下这款三星840EVO 250GB固态硬盘。

三星840EVO 250GB固态硬盘（图片来源于京东商城）

三星840EVO SSD中的“EVO”全称是:Evolution，其含义是发展、进化的意思，恰如其分的反映它是由840系SSD的进化升级而来。另外“EVO”是一款跑车的品牌，也是速度的一种体现。

三星840EVO 250GB固态硬盘

三星840EVO SSD的最大容量翻倍至1TB，保留最小120GB容量，而今天介绍给大家的是250GB容量的产品。它在硬件层面上实现主控、闪存的换代，从根本上推动扩容、提高性能；最后它在独门的加速软件上着手，实现SSD闪存作为高速缓存，为深度应用环境提速做准备。

三星840EVO 250GB固态硬盘

三星840EVO系列固态硬盘从840系列的21nm闪存升级为10nm级，主控从MDX升级为更高频率的MEX，MEX主控是在成熟的MDX方案基础上进一步提升频率。它内建三个ARM Cortex-R4核心，工作频率提升至400MHz。

三星840EVO 250GB固态硬盘

三星10nm闪存颗粒基于Toggle DDR2.0闪存架构。与现有三星840系SSD相比，新款EVO SSD在连续写入性能方面提升了3倍之多。

编辑点评： 这款三星840EVO 250GB固态硬盘性价比不错，虽然上市已经1年多，但规格依旧保持着较高的水准，也体现出了三星在NAND制造工艺上的领先地位。在经过1年的市场考验后，消费者普遍对它有很高的评价，加上诱人的价格，使它成为一款超值的大容量SSD。

三星840EVO 250GB固态硬盘

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2浦科特M6S 256GB固态硬盘售869元

我们熟悉的浦科特最新力作M6s 256GB固态硬盘是一款深受欢迎的产品，产品性能表现强悍，还有一个诱人的价格，规格上采用了东芝A19nm MLC颗粒和Marvell 88SS9188主控，带来强悍性能的同时寿命和稳定性也得到了保障，目前这款产品在京东售价为869元，有需求的朋友可以考虑下。

浦科特M6s 256GB固态硬盘（图片来源于京东商城）

浦科特M6S 256GB SSD的外观和M5P异曲同工，不同的是M6S定位普及版型号，不具备M5P这样的高端型号才有的拉丝工艺。

浦科特M6s 256GB固态硬盘

当然从内在的核心部件上，两者也有很大区别，M5P采用Marvell 88SS9187主控，M6S则更换为Marvell 88SS9188主控，和前代相比，此次升级不但加强整体性能，尤其是9188主控支持DEVSLP电源模式，更加注重节能。

浦科特M6s 256GB固态硬盘

除此之外，M6S采用制程更先进的东芝最新的A19 nm Toggle NAND Flash，M5P则为19nm工艺。

ATTO测试

浦科特M6S 256GB SSD在ATTO DiskBench测试中，最大读取速度达到521.2MB/s，最大写入速度达到450.1MB/s。

编辑点评： 这款浦科特M6s 256GB固态硬盘之所以受欢迎，很大一部分理由都是它的前辈为它奠定了良好的口碑、性能和稳定性，而这款M6s众望所归，不仅传承了以前的优良传统，在价格上也非常亲近消费者，是一款值得购买的SSD。

浦科特M6S 256GB固态硬盘

[优惠价格] 869元

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3闪迪至尊高速II 240GB SSD售799元

●闪迪至尊高速II 240GB固态硬盘

在经过了上半年的新品发布高潮后，闪迪终于坐不住了，拿出了新的主流产品，闪迪至尊高速II来参与惨烈的竞争中来，这款产品在规格上有了很大变化，Marvell 88SS9187主控全面接替了Marvell 9175，颗粒则是采用了闪迪原厂19nm TLC颗粒，nCache技术的应用也在情理之中。目前闪迪至尊高速II 240GB固态硬盘在京东报价为799元，很有诱惑力。

闪迪至尊高速固态硬盘配备了升级版闪迪SSD仪表盘，为用户展示固态硬盘性能、手动或定期TRIM、可供升级更新的固件，以及如何保持峰值性能的操作提示。用户可以从17种不同语言中进行选择，并可通过“在线服务”和“通过电子邮件询问”按钮寻求帮助。

闪迪至尊高速II产品特性

闪迪至尊高速II产品特性

编辑点评： 这款闪迪至尊高速II 240GB固态硬盘是一款采用19nm TLC颗粒的SSD，而消费者往往对TLC心存疑虑，一个是寿命问题，另一个就是TLC该不该有MLC一样的价格，作为首批TLC产品价格高能理解，随着技术的成熟，价格只会更低，而闪迪作为一家知名企业，不成熟、不可靠的产品是绝对不会拿到市场来卖的。

闪迪至尊高速II 240GB固态硬盘

[优惠价格] 799元

4影驰黑将256GB固态硬盘仅799元

影驰黑将256GB固态硬盘是一款中高端产品，目前京东报价799元，值得一提的是它采用了东芝19nm MLC颗粒和JMF667H主控，性能出色的同时，耐用性和稳定性也很强劲，如果您正需要这么一款SSD，不妨考虑下这款影驰黑将256GB固态硬盘。

影驰黑将256GB固态硬盘 （图片来源于京东商城）

影驰坚持并倡导业内极具诚意的“3年换新”服务，当用户的固态硬盘出现故障时即可“零等待“更换全新的SSD，减少用户返修过程的长时间等待以及维修之后可能出现的隐患，这是影驰对用户的重视和产品自信的全面体现。

影驰黑将256GB固态硬盘

在此前的耐久性测试中影驰战将系列SSD更是拥有十分不错的表现，在103天的测试中单盘最大总计写入750T的庞大数据量，相当于普通用户正常使用360年以上！而黑将作为影驰SSD中目前最为高端的系列，使用了更好的NAND Flash，也必然拥有比战将系列更大的写入量和更长的使用时间。

东芝19nm MLC闪存颗粒

影驰黑将系列256GB固态硬盘采用了超薄的2.5寸6.9mm金属拉丝外壳设计，外壳非常坚固且有质感。影驰黑将系列256GBGB固态硬盘搭载Jmicron JMF667H主控，支持SATA3.0接口，并且搭配了优秀的原厂高速闪存颗粒。

SK海力士256MB大容量缓存

影驰黑将系列256GB采用了256MB的高速缓存颗粒，增加合理的缓存能加快SSD的写入速度并延长SSD的寿命。并且现在购买影驰黑将系列256GB固态硬盘将赠送一条支持SATA 6Gb/s数据线，免除了用户购买SATA数据线的步骤，非常细心。

编辑点评： 这款影驰黑将256GB固态硬盘规格强大，性能发挥也非常不错，上市时间不短，但价格紧随潮流，目前京东售价仅为799元，采用了JMF667H主控与东芝19nm MLC颗粒。是一款兼顾游戏与日常应用的产品。

影驰黑将256GB固态硬盘

5威刚SP600 256GB固态硬盘售649元

威刚SP600 256GB固态硬盘是一款针对主流产品，外观采用冲压制程加工的铝制拉丝合金外壳，有效强化散热效果和防震抗压的特性。基于SATA3.0接口的新版SP600，在核心部件上，它的主控、闪存、缓存全部升级一茬，这是它性能暴增的秘密。目前这款产品京东报价649元，性价比非常高。

威刚SP600 256GB SSD （图片来源于京东商城）

新版SP600采用了JMF667H主控芯片，JMF667H主控芯片是由Jmicron所推出的第四代SSD主控芯片，基于32bit ARM9处理器，提供了强悍的性能，并采用了TSMC 55nm工艺制造，支持DEVSLP休眠模式，有效降低整体功耗。

威刚SP600 256GB SSD

它同时采用了美光的20nm IMFT工艺晶圆自行切割的MLC闪存颗粒，不仅提升了固态硬盘的整体性能，更加强了运行的稳定性。此外，它搭载了一颗256MB高速缓存芯片，对性能提升同样起到了关键性的作用。

JMF667H 主控制器

威刚SP600 256GB SSD的主控芯片是一款性价比出众的Jmicron JMF667H主控芯片，而老版的SP600所采用的是JMF661主控芯片，这款JMF667H主控在性能上比JMF661提升了不少，并且支持TRIM、NCQ等各项优化功能，支持主流的SATA3.0接口，并提供了6Gbps的数据传输带宽，使得接口不会成为固态硬盘与系统直接数据传输的瓶颈。

32GB 美光20nm IMFT MLC 同步闪存颗粒

威刚SP600 256GB SSD所采用了单颗容量为32GB的美光20nm IMFT MLC 同步闪存颗粒，这款256GB产品采用了双面4颗设计。

编辑点评： 这款威刚SP600 256GB固态硬盘价格出现小幅下滑，现在京东仅售649元，是一款不可多得的大厂高规格入门产品，从制作工艺到产品稳定性，都得到了有效保障，如果您想买一款靠谱的SSD，这款威刚SP600 256GB固态硬盘是个不错的选择。

威刚SP600 256GB固态硬盘

[优惠价格] 649元

6金泰克S400 240GB固态硬盘仅689元

金泰克近期发不了S400 240GB SSD，用来弥补S500与S350之间的市场真空地带，这款金泰克S400 240GB固态硬盘在规格上大做改进，采用了慧荣SM2246EN主控与英特尔原厂20nm MLC颗粒，可以说是焕然一新，翠绿色的PCB板加上优秀的做工，看起来清爽了不少，目前这款产品京东售价689元，是一款值得拥有的大容量SSD。

金泰克S400 240GB固态硬盘 （图片来源于京东商城）

金泰克S400 240GB固态硬盘

金泰克S400 240GB固态硬盘采用了铝合金金属外壳，正反两面均涂有磨砂质感涂层，但依然有较的金属质感，并在四个角做了圆润的处理，避免与身体基础造成伤害，具有良好的导热散热性。

慧荣SM2246EN主控芯片

金泰克S400 240GB固态应采用了我们并不陌生的慧荣SM2246EN主控，支持Trim功能、内建ECC“错误检查和纠正”技术、AES高级加密标准、NCQ原生命令队列技术以及S.M.A.R.T自我监测技术。

英特尔原厂20nm MLC闪存颗粒

金泰克S400 240GB固态硬盘一共采用了4颗编号为29F64B08NCMFS的英特尔原厂颗粒，单颗容量为64GB，分散在PCB正反两面各两颗，组成了256GB的总容量，其中16GB作为OP预留空间，提升使用寿命。

编辑点评： 这款金泰克S400 240GB固态硬盘使用了英特尔原厂20nm MLC颗粒，对寿命和认知度的提高有显著的效果，而从S400的PCB板来看，做工也有了明显进步，目前这款产品在京东报价仅为689元，非常值得购买。

金泰克S400 240GB固态硬盘

[优惠价格] 689元

7金士顿V300 240GB固态硬盘售749元

主流SSD市场的竞争太过激烈，以至于金士顿推出的V300系列SSD不断降价来接招，目前金士顿V300 240GB固态硬盘在京东报价仅为749元，规格上采用了SF2281主控和镁光20nm MLC闪存颗粒，一套成熟且稳定规格让它深受消费者欢迎。

金士顿V300 240GB固态硬盘（图片来源于京东商城）

金士顿V300 240GB固态硬盘

金士顿SSDNow V300 240GB固态硬盘外观以中灰色为主色调，表面采用了耐磨损的磨砂外表铝合金外壳，能够提供出色的散热效果，并且还能够屏蔽电磁辐射。

金士顿V300 240GB固态硬盘

金士顿SSDnow V300 240GB固态硬盘采用了2.5英寸规格设计，并且针对超级本的极致轻薄需求将厚度控制在7mm，整体尺寸仅为69.8mm × 100.1mm × 7mm，重量仅86g，它同时配备有7mm转换至9.5mm的垫片，能够兼容几乎所有的台式机和笔记本电脑。

金士顿V300 240GB固态硬盘接口

金士顿SSDnow V300采用了19nm制程的闪存芯片，来源则是东芝。并且使用了目前主流的Sandforce SF2281主控芯片，相对上一代产品在性能方面有了极大的提升。采用主流的SATA 6Gbps接口，保证了产品的传输速率不受接口限制。

编辑点评： 金士顿V300 240GB固态硬盘是一款竞争力十足的产品，SF2281主控在市场基本绝迹，但是金士顿依然在坚挺，并且搭配了镁光20nm MLC颗粒，稳定性表现值得称赞，性能也完全可以满足日常需求，是一款超值的家用、游戏SSD。

金士顿V300 240GB固态硬盘

[优惠价格] 749元

8金速F9 256GB固态硬盘仅售610元

金速近期推出的F9系列相当抢眼，相比F8系列定位更高，售价略贵，下面介绍的金速F9 256GB固态硬盘采用了事必达20nm MLC闪存颗粒以及慧荣SM2246EN主控，并且支持Trim、断电保护等一系列实用功能，而它的售价仅为610元，有着超凡的性价比。

金速F9 256GB固态硬盘 （图片来源于京东商城）

金速F9 SSD延续F8的模具以及外观，借鉴SSD中的美男子－－英特尔530系SSD的外观和设计理念。它的底壳采用高精度压铸镁铝合金材质，面盖采用不锈钢材料冲压而成，从材料选型和设计上大大增强了电子产品的抗干扰能力且高精度选材使得产品硬度如磐石般坚硬。

金速F9 256GB SSD（正面）

金速F9 256GB SSD（背面）

金速F9 256GB SSD采用性能更为犀利的非压缩型主控，配备大容量的独立高速缓存，得以更为有效的利用闪存，因此它无需像F8 240GB SSD那样配备16GB OP冗余闪存，因它得以具备256GB完整容量。

慧荣SM2246EN主控芯片

它的P/N序列号为2710MCS08-256，它采用金属铝合金外壳，背面合金面板铺有磨砂涂层。它采用SATA3.0 6Gbps速率接口，其工作电压为5V，电流为0.5A，持续使用功耗大致为2.5-3瓦之间。

编辑点评： 金速F9与F8的最大不同在于使用了当前热门的SMI主控，性能有一定的提升，OP空间更小，给消费者带来了容量上的提升却非常划算，这款金速F9 256GB固态硬盘目前京东售价仅为699元。

金速F9 256GB固态硬盘

[优惠价格] 610元

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