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nand nor 断电什么闪存？NAND Flash与NOR Flash有什么区别？

发布时间 : 2024-10-06

作者 : 小编

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什么闪存？NAND Flash与NOR Flash有什么区别？

什么是闪存？

闪存是一种非易失性、可编程、基于芯片的高速存储技术，即使断电也能保留数据。闪存主要有两种类型：分别是NAND和NOR。

什么是NAND？

闪存将数据存储在由金属氧化物半导体是浮栅晶体管（FGT）定义的存储单元阵列中，该晶体管存储二进制数据 1 或 0。每个晶体管都有两个栅极，分别是控制栅极和浮动栅极。

与DRAM内存不同，NAND在断电后也能够储存数据。闪存断电时，浮栅晶体管 (FGT) 的金属氧化物半导体会向存储单元供电，保持数据的完整性。NAND单元阵列存储1到4位数据。

NAND Flash存储器具有容量较大，改写速度快等优点，适用于大量数据的存储，因而应用广泛，如嵌入式产品中包括手机、数码相机、U盘等。

常见NAND闪存类型：

常见的 NAND 类型有SLC、MLC、TLC和3D NAND。垂直堆叠单元的 3D NAND 拥有更高的性能、密度。

SLC： 单级单元，SLC NAND每个单元存储一位信息。SLC NAND具有相比于同类产品中最高的耐用性，同时SLC NAND 是当今市场上价格最贵的闪存。

MLC： 多级单元，MLC NAND每个单元存储两位信息。与SLC NAND相比，提高了单元存储数据量，从而降低了单元数据储存的成本，但是降低了耐用率。

TLC： 三级单元，TLC NAND每个单元存储三位，从而降低成本和耐用性并增加容量。它的耐用率较低，是最便宜的闪存类型，主要用于消费级电子产品。

QLC： 四级单元，QLC NAND每个单元存储四位，从而创建更高密度和大容量的存储设备。QLC NAND具有较低的读取延迟，更适合机器学习、人工智能（AI）、大数据等应用程序的数据读取操作，但是耐用性更差，价格也会更便宜。

3D NAND： 为了提高NAND设备的容量，3D NAND通过垂直堆叠多层存储单元来提高容量并降低成本，3D NAND设备实现了更高的密度和更低的功耗、更快的读写速度以及更高的耐用性。

什么是NOR闪存？

NOR Flash是第一种面世的闪存。NOR闪存芯片上的单元彼此平行排列，因此读取效率高，不易出错，但写入速度慢，常用于代码一次编写、多次读取的应用场景，多用来存储程序、操作系统等重要信息。

NAND与NOR的区别：

（1）市场占比： NAND闪存的使用量远远超过 NOR闪存。NAND Flash的具体产品包括USB（U盘）、闪存卡、SSD（固态硬盘），以及嵌入式存储（eMMC、eMCP、UFS）等，应用广泛。得益于汽车电子和物联网，近几年NOR Flash市场正在飞速增长。

（2）读取性能： NOR闪存的读取速度比NAND闪存快。因为读取数据时，NAND Flash首先需要进行多次地址寻址，然后才能访问数据；而 NOR Flash是直接进行数据读取访问。

（3）写入、擦除性能： 与读取性能相反，NAND芯片的写入和擦除速度比NOR器件更快。NAND器件执行擦除操作简单，擦除单元更小，擦除电路更少，且写入单元小，因此NAND的擦除和写入速度远比NOR更快。

（4）耐用性： 在NAND闪存中每个块的最大擦写次数是一百万次，而NOR的擦写次数是十万次。

（5）存储密度： NOR存储器的密度低于同等的 NAND 闪存芯片。

（5）应用场景： NOR Flash闪存通常用于消费电子、物联网、车载与工业领域，而 NAND 用于数码相机、智能手机、平板电脑、储存卡、固态硬盘和计算机中。

尽管NAND闪存是当前最流行的闪存类型，但NOR闪存仍有自己的技术优势。目前SK海力士宣布通过321层4D NAND样品发布，预计2025年上半年实现量产，随着闪存技术的不断发展，我们在未来能够使用上性能更好，价格更实惠的闪存产品。

NAND和NOR Flash 完全学习笔记（基础篇）

本文要点：1. NAND FLASH与NOR FLASH 的技术对比；2. 最详细的存储单元对比详解；3. NAND FLASH与NOR FLASH 的最新市场份额及应用；4. NAND FLASH与NOR FLASH 的基础原理分析。

目前，NOR FLASH和NAND FLASH是市场上主要的非易失性闪存技术，但是据我了解，还是有很多工程师分不清NAND FLASH与NOR FLASH。首先，来一个直观的图片。

然后，我从权威的网站上找到了最新的NAND FLASH收益以及市场份额表，根据最新的表单，我们可以知道谁是这个市场的老大，做的比较好一些，一方面让工程师时刻知道市场的动向，另一方面可以在之后的器件选型等方面提供重要的参考。

一般来说，快闪记忆体可分为两大规格，一个是NAND, 一个是NOR。简单来说，NAND一般以存储数据为主，晶片容量大，容量可以达到2Gb甚至更大，NAND的读取是以一次读取一块的形式来进行的，通常一次读取512个字节，采用这种技术的Flash比较廉价；NOR一般以存储程序代码为主，又称为Code Flash，所以可让微处理器直接读取，但晶片容量较低，主流容量512Mb，NOR采用内存的随机读取技术。如果利用闪存只是用来存储少量的代码，这是NOR Flash更合适一些。用户不能直接运行NAND Flash上的代码，因此很多使用NAND Flash的Demo Board除了使用NAND Flash以外，还加上一块小的NOR Flash来运行启动代码。通过下表我比较了几乎所有关于NAND FLASH以及NOR FLASH的全部重要特性。

然后，对于Flash三个重要概念的理解：

1. Flash属于非易失性存储设备，内部存储单元是MOSFET，里面有一个悬浮门(Floating Gate), 是存储数据的单元。与此对应的，易失性存储设备就是断电后，数据就丢失了，例如常用的内存，不论是之前的SDRAM，还是现在通用的DDR3以及DDR4，都是断电后，数据就没有了。

2. SLC和MLC的区别：NAND FLASH的内存单元可以分为两类，存储一位数据，也就是SLC(Single Level Cell); 对应的，存储多位数据的就是MLC(Multi Level Cell)，比如两位，或者四位。

3. 大多数的写入操作需要先进行擦除操作。

到此，对于NAND FLASH以及NOR FLASH 我们有了一个基本的认识。我对知识的学习一个重要的方法是对比，通过图表的对比更能看出各自的差异化，从而达到加深知识的效果，因此我做了下图来比较目前还算所有存储器的最小单元结构图，便于学习与理解。

原理分析 要说明此原理，需要一些基本的量子物理学，我认为以下这种论述是比较适合理解的，也很有趣：经典物理学认为，物体越过势垒，有一定的阈值能量；所以，粒子能量小于此阈值能量的不能越过，能量大于此阈值能量的可以越过。举例来说，我们骑自行车过坡道，如果先用力骑，因此有一定初入能量，坡道不高的话，即使不蹬自行车也可以依靠惯性过去；但是，如果坡道很高，不蹬自行车，可能车到了一半，可能就退回来了。而量子力学则认为，即便是粒子能量小于阈值能量，同时很多粒子冲向势垒，虽然也有一部分粒子会反弹，但是还会有一些粒子可以越过去，好像有一个隧道，因此称为量子隧道。

对比二者的差异发现，宏观上的确定性在微观上常常就具有不确定性。因为隧穿几率极小，因此通常情况下，隧道效应并不影响经典的宏观效应，但是某些特殊条件下也会出现。当微电子器件进一步微型化是必须要考虑量子效应。NAND FLASH的擦写均是基于隧道效应，电流穿过浮置栅极与硅基层之间的绝缘层，对浮置栅极进行充电（写数据）或放电（擦除数据）；另外，NOR FLASH擦除数据也是基于隧道效应（电流从浮置栅极到硅基层），但在写入数据时则是采用热电子注入方式（电流从浮置栅极到源极）。对于FLASH闪存单元来说，它是为三端器件，与场效应管有相同的名称：源极、漏极和栅极。栅极与硅衬底之间有二氧化硅绝缘层，用来保护浮置栅极中的电荷不会泄漏。采用这种结构，使得存储单元具有了电荷保持能力。举个栗子，就像是装进瓶子里的水，当你倒入水后，水位就一直保持在那里，除非你再次倒入或倒出，所以闪存具有记忆能力。

绝缘浮置栅极是NAND存储数据的核心

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NAND和NOR Flash 完全学习笔记（基础篇）

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