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nand flash代换 FLASH代换升级方法讲解(下)
发布时间 : 2025-03-17
作者 : 小编
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FLASH代换升级方法讲解(下)

闪存芯片,就算不同容量是Pin to Pin 的,即芯片的封装、引脚的功能、外围电路都是基本相同的,芯片是可以互换。可以说是硬件间的兼容,这为FLASH代换提供了基础。

常用的FLASH都属于并行FLASH,是同时可以传输多位数据,分为8位和16位,8位就是说 FLASH有8个数据脚(I/O0-I/O7)也有的是标为(D0-D7),一次可以同时传输8位数据。16位以此类推。常用设备中用8位的较多,占到90%以上。在图1中可以看到,除了数据脚,8位和16位的FLASH其他引脚是一致的。在图1中我们发现,FLASH的48个引脚中很多都是空的(NC),特别是8位的FLASH(因为16位FLASH用得很少,所以下面的说明都是以8位的FLASH作为例子),一共才用了19个脚,这其中我们需要了解的只有2个,CE和R/B脚。这2个脚对FLASH代换升级有较大影响。CE是片选,和主控的CE脚相连,只有CE被主控相连选中,FLASH才能工作。R/B:就绪/忙输出,R/B的输出能够显示设备的操作状态。R/B处于低电平时,表示有编程、擦除或随机读操作正在进行。操作完成后,R/B会自动返回高电平。由于该端是漏极开路输出,所以即使当芯片没有被选中或输出被禁止时,它也不会处于高阻态。

上面说,闪存芯片,不同容量是Pin to Pin 的,即芯片的封装、引脚的功能、外围电路都是基本相同的。为什么说是基本相同呢?因为不同容量FLASH可能采用的管芯数量不同,从而造成引脚的细微差别。

什么是管芯呢?1984年,东芝发明闪存技术,直接催生出多种产品问世:MP3播放器、PDA,数码相机,智能手机等。作为行业标准制定者,2000年,东芝倡导成立SD协会,衍生出包括:SD卡、mini sd卡、TF/MicroSD卡等,被各种电子产品广泛应用。闪存盘应该是在2000年首次面市,当时全球共有5家企业拥有自有闪存盘品牌的销售,这5家主要是以色列的M-system、新加坡Track、朗科优盘、鲁文易盘和韩国FlashDriver。这就是说,闪存和U盘的商业应用是在2000年,当时由于工艺限制,推出的多是8-32M小容量闪存。随着技术发展,闪存很快进入G时代,容量超出了管脚的寻址范围。还好设计的时候已经考虑到这个问题,采用了类似CPU多核心这样的方法,在FLASH内部集成多个核心,由主控通过CE脚选择相应的核心来工作,同一时间只有1-2个核心在工作(双通道同时有2个核心在工作,单通道是1个)。现在常见的FLASH最多内部集成了4核心,也就是4管芯,多是用在4G以上的大容量FLASH上。2管芯的FLASH是最常用的,从512M到8G都有。单管芯FLASH多是小容量,为1G以下,三星和镁光有部分2G的也采用单管芯。所以简单的说,管芯是为了解决容量问题而生的,管芯越多,容量越大。每个管芯对应一个CE脚,4管芯的FLASH就有4个CE脚 ,工作的时候,主控通过程序选中不同CE脚,对应的管芯则进入工作状态。图3-5是不同管芯的FLASH的引脚对比,我们可以看都除了CE脚,R/B脚也不同。每个管芯除了对应一个CE脚,还对应一个R/B脚,所以4管芯的FLASH就有4个R/B脚,以此类推。因为R/B脚是管芯工作状态的标志,这个脚不连,FLASH工作也会不正常。所以FLASH某个管芯正常工作的条件是对应的CE脚被选中,R/B脚状态正确。我们在FLASH代换升级注意这2点就可以了。

我们拿到一个数码设备的时候,先要看原机FLASH参数。在FlashGenius.exe中输入FLASH型号,就能拿到基本参数。FlashGenius(闪存精灵)数据库算比较全,如果查不到,多半FLASH是黑片。在FLASH的参数中,我们要注意4个。

第一 “芯片特征”,这个说明FLASH有几个CE和R/B脚。

第二 “存储密度”,这个就是FLASH容量。

第三 “I/O接口位宽”,这个说明闪存是8位还是16位FLASH,代换的时候要相同,8位换8位,16位用16位的换。

第四 “存储介质类别”,这个说明FLASH是SLC还是MLC,内部有几个管芯。

二、主控和FLASH的关系

FLASH并不是单独存在的,必须和主控配合使用,所以主控功能大小决定了采用何种闪存 。举几个例子来说明。图6是SK6211 U盘主控。主控我们需要注意3点,第1数据脚,看看是8位还是16位,16位的主控多半支持双通道FLASH,8位的则只能支持单通道FLASH。SK6211有FD0-FD15共16个数据脚,支持双通道FLASH。什么是双通道?简单的说,单通道就是主控在同一时间只能使用FLASH一个管芯,传输8位数据,双通道则是主控在同一时间内同时使用FLASH2个管芯,一次能传输16位数据,这样理论是双通道在单位时间内传输数据将比单通道快1倍。双通道一般要求要2片型号相同的FLASH来组成。第2要看主控的CE脚,主控CE脚决定了主控最多可以接几片FLASH。图6中SK6211有4个CE脚(8、9、28、29脚),所以SK6211在单通道接法中,可以接4管芯FLASH。但是SK6211有16个数据脚,所以在双通道接法中SK6211最多可以支持8管芯的8位FLASH。

下面以AU6983的实际接线来说明,图7是超级混合型U盘【AU6983+HYUT8G*4+HYUT4G*2】一文中的接法,http://bbs.mydigit.cn/read.php?tid=64298&keyword=AU6983,图7中我们可以看到,AU6983有3个CE脚,16位数据脚,这样理论上在双通道的时候AU6983可以接6管芯的8FLASH。在制作中采用了4片HY27UT088G2A(4*1CE)和2片HY27UT084G2M(2*1CE),HY27UT088G2A在图7的检测中可以看到是1管芯的FLASH,有1个CE和1个R/B脚,HY27UT084G2M也是一样的,6片FLASH加起来刚好是6管芯。如果采用的是2管芯的HY27UU08AG5M,见图7,那么它最多只能上2片HY27UT088G2A(2*2CE)和2片HY27UU08AG5M(2*1CE)的组合.明白了这些,在升级代换FLASH的时候就不会选错FLASH了。

存储芯片海外供给短缺 宏旺半导体国产eMMC加速替代

早期智能手机嵌入式存储主流方案为NAND,即把SLC NAND Flash与低功耗DRAM封装在一起,具有生产成本低、技术相对成熟等优势,随着科技和智能设备的发展,SLC NAND Flash已很难满足手机对存储容量的需求,eMMC采用统一的MMC标准接口,将存储芯片(NAND Flash)及其控制芯片封装在一颗BGA芯片内。

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eMMC标准主要是为了解决Flash纳米制程技术升级带来的品质、可靠性下跌的问题,满足用户对高性能、高可靠性存储需求而开发的芯片,主要应用于需要大容量数据存储的手持终端产品。随着eMMC产品功能增加、速度大幅度提升,譬如,宏旺半导体推出的eMMC已被智能手机、中高端平板电脑、超极本、智能电视以及服务器等产品广泛应用。

如今,国外疫情愈发严重,在全球经济增速下降的大背景下,数据中心市场不能独善其身,互联网企业作为服务器厂商的重要客户,其主要收入来源于广告费、会员费,若由于疫情影响,各企业运营困难,可能会削减广告投入,届时也会对服务器销售造成影响。再加上,各大原厂纷纷加大数据中心,企业级等市场的产能规划,服务器市场或无法全部消耗这些产能,可能面临供过于求,价格下跌的风险。

对于智能手机厂商来讲,原本寄希望于今年的5G换机潮迎来新一轮增长,然而“新冠” 疫情的爆发,使海外手机消费陷入“暂停”状态,恢复时间仍未可知。因此,按目前情况,国内市场似乎成了各大手机厂商的“救命稻草”。

作为民族企业,宏旺半导体一直致力于国产存储芯片的发展中。无论是参与北斗导航系统在长江流域的应用,还是投入到5G商用的全球角力场中,宏旺半导体不间断的科研创新,彰显了其核心竞争力。

闪存Flash的制程和技术变化很快,特别是TLC技术和制程下降到20nm阶段后,对Flash的管理是个巨大挑战,使用eMMC产品,主芯片厂商和客户就无需关注Flash内部的制成和产品变化,只要通过eMMC的标准接口来管理闪存就可以了。这样可以大大的降低产品开发的难度和加快产品上市时间。

宏旺半导体可以推出的eMMC,可以很好的解决对MLC和TLC的管理,ECC除错机制(Error Correcting Code)、区块管理(Block Management)、平均抹写储存区块技术(Wear Leveling)、区块管理(Command Management),低功耗管理等。

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同时,eMMC核心优点在于可节省许多管理NAND Flash芯片的时间,不必关心NAND Flash芯片的制程技术演变和产品更新换代。宏旺半导体推出的eMMC可以加速产品上市的时间,保证产品的稳定性和一致性。

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