宏旺半导体解答什么是SPI Flash 运用于哪些领域

有关注宏旺半导体的小伙伴都知道，宏旺半导体是一家专注于存储芯片Design、研发、封装、测试、销售服务于一体的高科技企业。在之前宏旺半导体给大家带来了很多关于存储方面的文章，主要介绍了eMMC、UFS等Flash，但很少提到SPI闪存，作为闪存家族的重要一员，今天就和大家聊聊ICMAX SPI。

什么是SPI Flash

SPI Flash是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，一般智能电视、老式机顶盒、智能后视镜、投影仪、物联网、监控摄像机等产品会用到。由于体积小，它可以减少ASIC控制器引脚数，降低封装成本，缩小电路板空间，并降低系统成本。与并行闪存相比，SPI串行闪存功耗更低、连线更少，它是一种理想的高成本效益的数据传输解决方案。

如果采用SPI NAND Flash的方案，主控（MCU）内可以不需要带有传统NAND的控制器，只需要有SPI的接口，这样可以减少主控的成本。另外SPI NAND Flash的封装形式多采用 WSON的封装，尺寸比传统的NAND Flash TSOP的封装要小很多，充分节省了PCB板的空间，已经管脚的数量，从而可以减小PCB的尺寸及层数，既满足了小型化的需求也降低了产品的成本。

随着5G网络即将带来的数据狂潮，万物互联对存储芯片有了更高的需求，目前SPI SLC NAND在PON、网通模块、监控等领域也逐步普及。SPI NAND有更快的写入速度，且对于频繁擦写有着更高的稳定性。从上面我们了解到了 SPI NAND Flash的这么多优点，那么他的性能相比于传统的NAND Flash是否有打折扣呢？

我们以国产本土品牌ICMAX的2Gb SPI NAND Flash 型号为IMS2G083J1H2S-WN 为例来进行说明。SPI NAND Flash本质上是一个NAND Flash+ SPI controller，ICMAX为了提供给客户稳定可靠的ICMAX Flash，保证用户的程序代码的一致性，将NAND Flash和 SPI controller做了独特别设计，从而保证了所有ICMAX出厂的SPI NAND Flash都拥有一致的controller，客户在对于SPI 编程时也不会出现因为不同的controller导致驱动程序需要调整的问题。

另外ICMAX拥有完全自主的NAND Flash设计能力，在SPI NAND Flash中采用的 NAND 晶圆均为SLC规格的，擦写次数达到10万次，存储时间高达10年以上，硬件的ECC校验，更好的帮助客户管理好Flash。宏旺半导体ICMAX的SPI NAND具备体积小、集成度高等优势，从严格的封装、测试、认证等一步到位，大大缩短生产周期，为客户提供高性能到高性价比的解决方案，帮助客户抢占市场先机。

Flash闪存有哪些？ICMAX史上最全汇总

Flash存储器，简称Flash，它结合了ROM和RAM的长处，不仅具备电子可擦除可编程的性能，还不会因断电而丢失数据，具有快速读取数据的特点，Flash总类可谓繁多，功能各异，而你对它了解有多少呢？今天就和宏旺半导体一起来看看。

为了让大家更深入了解Flash，今天将主要根据芯片的通信协议并且结合Flash的特点，给大家一个全新认识。在了解之前Flash之前，先要弄清它和DRAM的区别。DRAM即动态随机存取存储器，最为常见的系统内存，DRAM 只能将数据保持很短的时间。FLASH闪存 是一种非易失性（ Non-Volatile ）内存，闪存在没有电流供应的条件下也能够长久地保持数据，其存储特性相当于硬盘，这项特性正是闪存得以成为各类便携型数字设备的存储介质的基础。

　一、IIC EEPROM

IIC EEPROM，采用的是IIC通信协议；IIC通信协议具有的特点：简单的两条总线线路，一条串行数据线(SDA)，一条串行时钟线(SCL)；串行半双工通信模式的8位双向数据传输，位速率标准模式下可达100Kbit/s；一种电可擦除可编程只读存储器，掉电后数据不丢失，由于芯片能够支持单字节擦写，且支持擦除的次数非常之多，一个地址位可重复擦写的理论值为100万次，在实际应用中具有着不可替代的作用。

　二、SPI NorFlash

SPI NorFlash，采用的是SPI 通信协议，有4线(时钟，两个数据线，片选线)或者3线(时钟，两个数据线)通信接口，由于它有两个数据线能实现全双工通信，因此比IIC通信协议的IIC EEPROM的读写速度上要快很多。SPI NorFlash具有NOR技术Flash Memory的特点，即程序和数据可存放在同一芯片上，拥有独立的数据总线和地址总线，能快速随机读取，允许系统直接从Flash中读取代码执行；可以单字节或单字编程，但不能单字节擦除，必须以Sector为单位或对整片执行擦除操作，在对存储器进行重新编程之前需要对Sector或整片进行预编程和擦除操作。

NorFlash在擦写次数上远远达不到IIC EEPROM，并且由于NOR技术Flash Memory的擦除和编程速度较慢，块尺寸又较大，因此擦除和编程操作所花费的时间会很长;但SPI NorFlash接口简单，使用的引脚少，易于连接，操作方便，并且可以在芯片上直接运行代码，其稳定性出色，传输速率高，在小容量时具有很高的性价比，这使其很适合应于嵌入式系统中作为 FLASH ROM，所以在市场的占用率非常高。

三、Parallel NorFalsh

Parallel NorFalsh,也叫做并行NorFlash,采用的Parallel接口通信协议，拥有独立的数据线和地址总线，它同样继承了NOR技术Flash Memory的所有特点;由于采用了Parallel接口。Parallel NorFalsh相对于SPI NorFlash,支持的容量更大，读写的速度更快，但是由于占用的地址线和数据线太多，在电路电子设计上会占用很多资源。Parallel NorFalsh读写时序类似于SRAM，只是写的次数较少，速度也慢，由于其读时序类似于SRAM，读地址也是线性结构，所以多用于不需要经常更改程序代码的数据存储。

　四、Parallel NandFlash

Parallel NandFlash同样采用了Parallel接口通信协议，NandFlash在工艺制程方面分有三种类型：SLC、MLC、TLC。NandFlash技术Flash Memory具有以下特点：以页为单位进行读和编程操作，以块为单位进行擦除操作;具有快编程和快擦除的功能，其块擦除时间是2ms，而NOR技术的块擦除时间达到几百ms;芯片尺寸小，引脚少，是位成本(bit cost)最低的固态存储器;芯片包含有坏块，其数目取决于存储器密度。坏块不会影响有效块的性能，但设计者需要有一套的坏块管理策略!

对比Parallel NorFalsh，NandFlash在擦除、读写方面，速度快，使用擦写次数更多，并且它强调更高的性能，更低的成本，更小的体积，更大的容量，更长的使用寿命。这使NandFlash很擅于存储纯资料或数据等，在嵌入式系统中用来支持文件系统。其主要用来数据存储，大部分的U盘都是使用NandFlash，当前NandFlash在嵌入式产品中应用仍然极为广泛，因此坏块管理、掉电保护等措施就需要依赖NandFlash使用厂家通软件进行完善。

五、SPI NandFlash

SPI NandFlash，采用了SPI NorFlash一样的SPI的通信协议，在读写的速度上没什么区别，但在存储结构上却采用了与Parallel NandFlash相同的结构，所以SPI nand相对于SPI norFlash具有擦写的次数多，擦写速度快的优势，但是在使用以及使用过程中会同样跟Parallel NandFlash一样会出现坏块，因此，也需要做特殊坏块处理才能使用;

SPI NandFlash相对比Parallel NandFlash还有一个重要的特点，那就是芯片自己有内部ECC纠错模块，用户无需再使用ECC算法计算纠错，用户可以在系统应用当中可以简化代码，简单操作。

对NorFlash 与NandFlash还不明白的朋友，可以点击往期文章【闪存芯片NOR Flash、NAND Flash傻傻分不清楚 ICMAX帮你搞定】回看，有详细讲解。

六、eMMC Flash

eMMC采用统一的MMC标准接口，自身集成MMC Controller，存储单元与NandFlash相同。针对Flash的特性，eMMC产品内部已经包含了Flash管理技术，包括错误探测和纠正，Flash平均擦写，坏块管理，掉电保护等技术。MMC接口速度高达每秒52MBytes，eMMC具有快速、可升级的性能，同时其接口电压可以是 1.8v 或者是 3.3v。

eMMC相当于NandFlash+主控IC ，对外的接口协议与SD、TF卡一样，主要是针对手机或平板电脑等产品的内嵌式存储器标准规格。eMMC的一个明显优势是在封装中集成了一个控制器，它提供标准接口并管理闪存，使得手机厂商就能专注于产品开发的其它部分，并缩短向市场推出产品的时间。这些特点对于希望通过缩小光刻尺寸和降低成本的NAND供应商来说，同样的重要。

eMMC由一个嵌入式存储解决方案组成，带有MMC(多媒体卡)接口、快闪存储器设备(Nand Flash)及主控制器，所有都在一个小型的BGA 封装,最常见的有BGA153封装;我们通常见到的KLMAG8DEDD、THGBMAG8B4JBAIM、EMMC04G-S100等型号都是eMMC Flash。eMMCFlash存储容量大，市场上32GByte容量都常见了，其常见的封装多为BGA153、BGA169、BGA100等。

七、USF2.1

2016年3月，JEDEC发布了UFS 2.0的改进版UFS 2.1标准（JEDEC Standard No. 220C），强化了存储的安全性，比如CPU侧的硬加密功能等，但接口速率没有变化。该标准下得闪存读写速度可以高达每秒1400MB，这相当于在两秒钟内读写两个CD光盘的数据，不仅比eMMC有更巨大的优势，而且它甚至能够让电脑上使用的闪存存储介质固态硬盘也相形见绌。UFS闪存规格采用了新的标准接口，它使用的是串行界面，很像PATA、SATA的转换，并且它支持全双工运行，可同时读写操作，还支持指令队列。相对之下，eMMC是半双工，读写必须分开执行，指令也是打包，在速度上就已经是略逊一筹了，而且UFS芯片不仅传输速度快，功耗也要比eMMC5.1低很多，可以说是旗舰手机闪存的理想搭配。

Flash因功能不同，使用的领域也各异，它在电子市场上应用极为广泛，需求量极大，每日的需求量可达百万的数量级，宏旺半导体ICMAX，针对供应商量身定制Flash，供货充足，深耕行业十五年，与众多知名企业合作，存储器远销海内外，在各个平台应用。

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