杂谈闪存二：NOR和NAND Flash

三星终于从爆炸门中走了出来，受到来自DRAM 与NAND 价格上涨带动，三星把Intel从盘踞了14年的半导体王座上赶了下来，风光可谓一时无两。虽然下半年市况预料将会修正，但今年整体DRAM 仍可较去年成长39%，NAND 则成长25%，而这两项恰恰曾经帮助过Intel走向巅峰，真是成也萧何，败也萧何啊。说起NAND Flash，他和他的哥哥NOR Flash可谓是20世纪最重要的发明之一，他的诞生和发展很是曲折，生于日本，长于美国，如今却在韩国大放异彩。今天的历史故事要从他的发明人桀冈富士雄（Fujio Masuoka）和他的狗血东家说起。

历史

Intel很早就发明了EPROM，这是一种可以用紫外线擦除的存储器。相较于ROM，它的内容可以更新而且可以保持10～20年，老式电脑的BIOS都存储于此。

（Intel 1702）

它的顶部必须被覆盖住，以防被阳光里的紫外线擦除。后来Intel在其基础上于1978年发明了电可擦除的升级版叫做EEPROM。不需要阳光的帮忙，方便多了，可是读取和擦除速度却非常缓慢。

这时我们的主人公富士雄出场了，他于1971年加入了东芝公司。受到了EEPROM的启发，他开始利用自己夜晚和周末的时间钻研一种能快速擦除的EERPOM。他在1980年取得突破，申请了一个叫做simultaneously erasable EEPROM的专利。然而，日本大公司的论资排辈却让这项划时代的发明石沉大海，直到4年之后。

“我终于被提拔了，可以不要批准就去工厂，让工人们帮忙做出样品了”，富士雄说。当他拿着他的样品参加当年的IEEE大会的时候，NOR Flash引起了轰动，以至于当他回到日本后，他的老板总是被Intel打来的要样品电话骚扰。他被奖励了几个人手帮忙，而这些人却是part-time的。而在大洋的另一边，Intel在收到样品后，立刻派出300多个工程师全力研发自己的版本。由于新发明的这种EEPROM擦除速度飞快，富士雄的同事建议他把这种技术取名Flash，暗合相机的闪光灯飞快闪烁之意。

东芝公司并没有把NOR flash技术当作宝贝，只是不想要别人插手而已。所以不停的起诉任何希望染指的公司，如TI公司。而富士雄却并没有停止他的追求，在1986年发明了NAND Flash，大大降低了制造成本。由于他的贡献，东芝奖励了他一笔几百美金的奖金和一个位置很高却悠闲的职位。做为一个工程师，他忍受不了这种待遇，不得不辞职进入大学继续科研。

东芝公司的短视很快招来了市场的惩罚。Flash市场迅速扩张，在90年代末期就达到数百亿美金的市场规模，Intel是这个市场的霸主，而东芝公司只享有很小的份额（NAND，NOR几乎没有）。在很长一段时间，东芝公司甚至不承认NOR flash是他发明的，说是Intel发明的。直到IEEE在1997年颁给富士雄特殊贡献奖后才改口。

富士雄觉得自己的贡献被东芝公司抹杀了，他愤然于2006年起诉了公司，并索要10亿日元的补偿。最后他和东芝公司达成和解，得到8700万日元（合758,000美元）。富士雄没有依旧停止自己的脚步，在获得进200个专利后，他还在向着下一个big thing进发。

无疑富士雄是个英雄，有人说应该颁给他诺贝儿奖，他也是我还可以记得名字的发明人之一，而其他的很多技术发明人却泯然众人矣。从这个故事中也可以折射出日本大公司的官僚主义和大公司病。

NOR VS NAND

那么什么是NOR Flash和NAND Flash？我们先来看看他们芯片的样子：

（左边是NAND,右边是NOR）

他们的电气原理我就不讲了，感兴趣的人也不多。我们这里主要聚焦在他们的共性和特性上。

1。共性

A. 都是非易失存储介质。即掉电都不会丢失内容。

B. 在写入前都需要擦除。实际上NOR Flash的一个bit可以从1变成0，而要从0变1就要擦除整块。NAND flash都需要擦除。

2。特性

特性是决定使用哪种Flash的根据，我这里总结出一张表：

如果以美光（Micron）自己的NAND和NOR对比的话，详细速度数据如下：

（数据来源Micron）

如果我们单独看随机读取速度：

（数据来源Micron）

如果用现在流行的关系图看是这样：

（数据来源Toshiba）

应用场景

在PC和手机上我们都可以找到NOR和NAND Flash的身影。

1。NOR Flash

NOR Flash和普通的内存比较像的一点是他们都可以支持随机访问，这使它也具有支持XIP（eXecute In Place）的特性，可以像普通ROM一样执行程序。这点让它成为BIOS等开机就要执行的代码的绝佳载体。

NOR Flash 根据与 Host 端接口的不同，可以分为 Parallel NOR Flash 和 Serial NOR Flash 两类。

Parallel NOR Flash 可以接入到 Host 的控制器 上，所存储的内容可以直接映射到 CPU 地址空间，不需要拷贝到 RAM 中即可被 CPU 访问。NOR Flash在BIOS中最早就是这种接口，叫做FWH（Firmware HUB），由于其接是并行接口，速度缓慢，现在基本已经被淘汰。Serial NOR Flash 的成本比 Parallel NOR Flash 低，主要通过 SPI 接口与 Host 也就是PCH相连。

现在几乎所有的BIOS和一些机顶盒上都是使用NOR Flash，它的大小一般在1MB到32MB之间，价格昂贵。

2。NAND Flash

NAND Flash广泛应用在各种存储卡，U盘，SSD，eMMC等等大容量设备中。它的颗粒根据每个存储单元内存储比特个数的不同，可以分为 SLC（Single-Level Cell）、MLC（Multi-Level Cell） 和 TLC（Triple-Level Cell） 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。

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。

现在高端SSD会选取MLC甚至SLC，低端SSD则选取TLC。SD卡一般选取TLC。

3。其他

1. 最早的手机等设备之中既有NOR Flash也有NAND Flash。NOR Flash很小，因为支持XIP，所以负责初始化系统并提供NAND Flash的驱动，类似Bootloader。而NAND Flash则存储数据和OS镜像。三星最早提出Norless的概念，在它的CPU on die ROM中固话了NAND Flash的驱动，会把NAND flash的开始一小段拷贝到内存低端作为bootloader,这样昂贵的NOR Flash就被节省下来了，降低了手机主板成本和复杂度。渐渐NOR Flash在手机中慢慢消失了。

2. NOR Flash最大的问题是擦写慢和可擦写次数少，但是很少会因为这个原因造成BIOS速度降低和损坏，你知道是为什么吗？

尾声

NAND Flash相对NOR Flash更可能发生比特翻转，就必须采用错误探测/错误更正(EDC/ECC)算法，同时NAND Flash随着使用会渐渐产生坏块；我们在使用NAND Flash的SD卡上经常使用FAT文件系统，如果大家度过前面的文章（传送门：FAT文件系统与UEFI - 知乎专栏）就会知道，文件分配表会被频繁改写，而每块的擦写次数是NAND Flash寿命的决定性因素。如何才能平衡各块的擦写和为可能的坏块寻找替换呢？通常需要有一个特殊的软件层次，实现坏块管理、擦写均衡、ECC、垃圾回收等的功能，这一个软件层次称为 FTL（Flash Translation Layer）。根据 FTL 所在的位置的不同，可以把 Flash Memory 分为 Raw Flash 和 Managed Flash 两类：

最早大家都是使用raw Flash，FTL全由驱动程序实现。后来发展到SD和eMMC等，则由设备固件实现抽象。

FTL的原理是我们下一篇的主要内容。

科研是医生们的刚需，「易侕EDC」要为其建立科室专属的临床研究数据库

科研是医生的刚需，临床研究数据在其中尤为重要。对于医生发起的临床研究，其数据收集流程仍然依靠纸质资料和Excel软件的录入，往往需要病人入组、获得纸质资料、手工录入数据、筛选初步数据、数据清理、最后结构化数据等六步，存在诸多不便；另外，还不能实现自动进行数据真实性和准确性的逻辑核查，需要人力手动核对，效率低且成本高。

为此，EDC （Electronic Data Capture，电子数据采集系统）给出了解决办法，它通过网页方式录入，能实现多中心数据采集和实时管理。 据悉，美国现已有80%以上的临床试验在使用EDC ；但在国内，EDC发展相对滞后——使用率不足50%，且大都用于药械相关企业发起的临床试验，针对医生真实世界研究使用EDC的还比较少。

36氪近期接触到的「易侕EDC」是一家为医生提供临床研究数据服务的SaaS公司，成立于2014年，主要帮每位医生/每个科室建立自己的专病数据库，方便医生开展临床研究和患者随访管理工作，将临床经验转换为科研证据。

具体来说，易侕云科研平台主要为医药企业提供临床系统云部署、临床科研培训、数据管理等相关产品和服务。具体的数据采集和分析由易侕EDC系统、易侕IWRS系统、易侕CTMS系统（研究者把控项目进度）、文档管理系统等产品共同完成，每个产品之间既相互独立又可互相协同工作。

据创始人赵广介绍，易侕EDC系统是一款数据采集软件，系统以科研思维为导向，逆向设计数据库结构，面向医生、药企科研人员提供数据采集服务，具备临床数据录入、患者管理、质量核查等功能；在此基础之上，易侕IWRS系统则根据临床研究中的实际需求制定随机化方案，并协同药物开发单位进行盲法设置，把控药物分配和临床随机化入组；易侕CTMS系统则是帮研究者把控项目进度，文档管理系统则是帮科室内交换临床数据，并进行整合 。

据悉，易侕EDC利用机器学习——基于医学领域的相关算法（譬如数据分类分布类型、关联关系等），可自动识别变量中的可疑数据，以确保录入数据的真实性和准确性。赵广透露，该算法能识别出有97%可能性的错误，达到了药品临床试验管理规范(GCP) 的相关要求。

赵广表示，上述软件目前目前的应用场景包括科室数据库、队列/流调系统 等。基于上述系统，最终科研工作者只需病人入组、输入EDC数据、得到数据三步即可完成数据管理 ，从而加快数据分析和相关决策的效率。

目前，公司的主要营收来自于产品销售，包括建设费和维护费。赵广透露，自2016年产品面世以来，已与300多家医药企业达成合作（包括100余家三甲医院），为2万多名医生提供数据相关的服务，其2018年营收250万元，平台付费用户400余人，较去年增长100% 。

在我看来，作为一个已经有4年历史的软件服务公司，易侕的营业状况很难称得上喜人。赵广解释到，早期（14-16年）公司主要专注于数据分析服务和软件系统搭建，到16年初才开始商业落地，且重心一直放在产品研发和迭代上，获客都来自于自然流量或口碑，一定程度制约了市场的扩大。

赵广告诉36氪，过去3年为了确保用户体验，公司一直扎根医院跟医生紧密配合，最快的时候1周便会迭代一次，现已到了4.0版本。他表示，公司今年还启动了针对医生科研的免费版产品，来扩大品牌影响力，短期内不会把营收作为主要目标。

从市场容量上看，截止2018年中国二甲以上医院共1万家，赵广表示，若以易侕的收费标准（50余万元）计算，有效市场容量为50亿；随着诊疗下沉，一甲医院和地方医院也会有建立自身临床研究平台的需求；此外，中国还有2万家专业公共卫生机构（如疾控中心等）。加总来看，总市场累计近100亿。“这看似不性感，但至少也能容纳2-3家上市公司。”

其实，在临床研究数据应用方面，目前已有不少公司切入，太美医疗、百奥知、医渡云、零氪都是其中的代表，也成为近年来资本市场的宠儿。不过太美医疗、百奥知主要是针对药企CRO的药物临床试验；医渡云、零氪虽有院内场景的数据管理服务，但重心放在临床数据结构化和数据打通上，缺少以项目为单位的组织过程，没有针对医生直接开展科研的落地产品。赵广表示，易侕EDC通过这种重度垂直的产品和接地气的服务 ，建立了差异化竞争力。

其实，由于政策利好和行业推动（创新药产业崛起），近年来EDC也在快速普及，但主要还是针对药企CRO和CMO；针对医生科研的EDC却没有看到明显增长，我认为除了市场需求并未激增外，医生的付费能力可能也是问题。

赵广表示，短期来说药企的钱确实好赚，但这已经是一片红海；而医生的潜力还很大。他告诉36氪，经过2年的市场验证，即便医生研究经费有限，但科室的付费意愿很强，对这类产品的需求明显 ，为降低消费门槛，公司也采用了“小B+大C”的市场定位；另外，国内针对医生科研数据管理的市场相对空白，也适合易侕这样的小公司切入。

值得一提的是，易侕现在还在布局垂直类资讯平台——类似于医疗科研内容的“今日头条”。赵广认为，目前市面上很多医疗信息，但基本都是二手转述或会议推广，不符合医生诉求；他们对科研领域的国际国内热点（譬如SCI最新进展）的及时了解才是刚需。他认为，一般情况下医生需要自行检索文献，但其实完全能通过技术手段来实现定向推送。据悉，该产品将在今年年底推出beta测试版。

最后介绍下团队，创始人&总经理赵广毕业于华中科技大学同济医学院，毕业后曾工作于默沙东制药公司，曾参与国家重点研发计划、十三五、国自然等数十项课题项目，为众多临床研究提供了数据管理工作；技术总监贺逸远毕业于华中科技大学，高中开始学习编程，大学期间为学院开发教学系统，曾任MEB团队技术主任；联合创始人罗开瑞为厦门大学金融学博士，曾经服务于天士力，是最年轻的大区经理，获“总裁特别奖”，还担任过施慧达药业副总经理。整个团队10余人，主要都是研发人员。

易侕现已启动800万元Pre-A轮融资，用于扩充技术开发团队，完善科研团队、开展线上拓展等方面。

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