存储芯片 emmc、Nand flash、Nor flash之间有什么区别

随着存储领域的发展，有很多不同的存储介质，今天ICMAX就带大家来分一分emmc、Nand flash、Nor flash之间的区别。

emmc：全称为embeded MultiMedia Card，是一种嵌入式非易失性存储器系统，由Nand flash和Nand flash控制器组成，以BGA方式封装在一款chip上。

Nand flash：一种存储数据介质；若要读取其中的数据，需要外接的主控电路。

Nor flash：也是一种存储介质；它的存储空间一般比较小，但它可以不用初始化，可以在其内部运行程序，一般在其存储一些初始化内存的固件代码。

这里主要重点讲的是emmc 和Nand flash 之间的区别，主要区别如下：

(1) 在组成结构上：emmc存储芯片简化了存储器的设计，将NAND Flash芯片和控制芯片以MCP技术封装在一起，省去零组件耗用电路板的面积，同时也让手机厂商或是计算机厂商在设计新产品时的便利性大大提高。而NAND Flash仅仅只是一块存储设备，若要进行数据传输的话，只能通过主机端的控制器来进行操作，两者的结构图如下：

(2) 在功能上：eMMC则在其内部集成了 Flash Controller，包括了协议、擦写均衡、坏块管理、ECC校验、电源管理、时钟管理、数据存取等功能。相比于直接将NAND Flash接入到Host 端，eMMC屏蔽了 NAND Flash 的物理特性，可以减少 Host 端软件的复杂度，让 Host 端专注于上层业务，省去对 NAND Flash 进行特殊的处理。同时，eMMC通过使用Cache、Memory Array 等技术，在读写性能上也比 NAND Flash要好很多。而NAND Flash 是直接接入 Host 端的，Host 端通常需要有 NAND Flash Translation Layer，即 NFTL 或者 NAND Flash 文件系统来做坏块管理、ECC等的功能。另一方面，emmc的读写速度也比NAND Flash的读写速度快，emmc的读写可高达每秒50MB到100MB以上；

二、emmc的初始化和数据通信

emmc与主机之间通信的结构图：

其中包括Card Interface（CMD，DATA，CLK）、Memory core interface、总线接口控制（Card Interface Controller）、电源控制、寄存器组。

图中寄存器组的功能见下表：

CID: 卡身份识别寄存器 128bit,只读， 厂家号，产品号，串号，生产日期。

RCA: 卡地址寄存器，可写的16bit寄存器，存有Device identification模式由host分配的通信地址，host会在代码里面记录这个地址，MMC则存入RCA寄存器，默认值为0x0001。保留0x0000以用来将all device设置为等待CMD7命令状态。

CSD: 卡专有数据寄存器部分可读写128bit，卡容量，最大传输速率，读写操作的最大电流、电压，读写擦出块的最大长度等。

SCR: 卡配置寄存器， 可写的 64bit 是否用Security特性(LINUX不支持)，以及数据位宽（1bit或4bit）。

OCR: 卡操作电压寄存器 32位， 只读，每隔0.1V占1位， 第31位卡上电过程是否完成。

（5）Device Identification Mode和初始化

MMC通过发CMD的方式来实现卡的初始化和数据通信

Device Identification Mode包括3个阶段Idle State、Ready State、Identification State。

Idle State下，eMMC Device会进行内部初始化，Host需要持续发送CMD1命令，查询eMMC Device是否已经完成初始化，同时进行工作电压和寻址模式协商：eMMC Device 在接收到这些信息后，会将OCR的内容（MMC出厂就烧录在里面的卡的操作电压值）通过 Response 返回给 Host，其中包含了 eMMC Device 是否完成初始化的标志位、设备工作电压范围 Voltage Range 和存储访问模式 Memory Access Mode 信息。

如果 eMMC Devcie 和 Host 所支持的工作电压和寻址模式不匹配，那么 eMMC Device 会进入Inactive State。

Ready State，MMC完成初始化后，就会进入该阶段。

在该 State 下，Host 会发送 CMD2命令，获取eMMC Device 的CID。

CID，即 Device identification number，用于标识一个 eMMC Device。它包含了 eMMC Device 的制造商、OEM、设备名称、设备序列号、生产年份等信息，每一个 eMMC Device 的 CID 都是唯一的，不会与其他的 eMMC Device 完全相同。

eMMC Device 接收到CMD2后，会将 127 Bits 的CID的内容通过 Response返回给 Host。

Identification State，发送完 CID 后，eMMC Device就会进入该阶段。

Host 会发送参数包含 16 Bits RCA 的CMD3命令，为eMMC Device 分配 RCA。设定完 RCA 后，eMMC Devcie 就完成了 Devcie Identification，进入 Data Transfer Mode。

注：emmc初始化和数据通信的过程，有点类似USB协议，USB控制器去发送请求给USB设备，以IN包和OUT包的形式去建立与USB设备之间的通信，默认状态下，USB设备也是0地址的，与控制器分配设备地址。（感兴趣的可以看一下USB2.0的协议，主要是第8和9章内容）

三、eMMC工作电压和上电过程

根据工作电压的不同，MMC卡可以分为两类：

High Voltage MultiMediaCard，工作电压为3.3V左右。

Dual Voltage MultiMediaCard，工作电压有两种，1.70V~1.95V和2.7V~3.6V，CPU可以根据需要切换

我所使用的eMMC实测工作电压VCC为2.80V~2.96V，VCCQ为1.70V~1.82V。

其中VCC为MMC Controller/Flash Controller的供电电压，VCCQ为Memory和Controller之间I/O的供电。

上电初始化阶段MMC时钟频率为400KHz，需要等电压调整到它要求的VCC时（host去获取OCR中记录的电压值，上面有说），MMC时钟才会调整到更高的正常工作频率。

速度居然一样？怎样辨别UFS和eMMC闪存

“闪存门”并非一无是处，至少让我们这些普通消费者知道了UFS闪存、eMMC闪存。但人都是有求知欲的，接下来的问题便是UFS闪存、eMMC闪存有什么区别呢？怎样辨别二者呢？做为先进生产力的代表，UFS闪存在读取速度上有着天然的优势，所以辨别二者就落在此处！

既然读取速度更快，这好办直接往手机立拷贝一个文件不就行了！快的肯定是UFS闪存!但事实还真不是这样，它们的速度居然是一样快！那么有什么简单直接的辨别UFS闪存和eMMC闪存么，答案可能会让你失望，并没有！你必须借助专业软件！

eMMC和UFS究竟是什么

想要了解eMMC和UFS我们得先从NAND闪存说起。至于NAND闪存是什么……相信不少用户都在为SSD价格上涨而发愁，NAND闪存就是SSD里面的存储单元。

首先是eMMC,这里咱们就不照本宣科，说上一大堆小编自己也不懂的专业名字。一块eMMC芯片里面必然会有一块NAND闪存（废话，难道能把机械硬盘塞进手机？），当然光有闪存是不够的，你给电脑加SSD时还得用数据线连上SATA接口不是？所以eMMC肯定会包含专用的总线接口。简而言之，eMMC闪存就相当于一块电脑上的固态硬盘，而且为了适合移动设备，在技术上还做了取舍，比如不能同时读写，读写速度更慢等等！UFS是eMMC标准出现后才出现的新型标准，就不存在那些缺点了，不仅速度更快，还能同时读写。

怎样看出eMMC和UFS闪存

上面说到eMMC和UFS闪存的区别，USF闪存不仅速度更快，还能同时读写。所以很多消费者肯定会以为，直接将手机插到电脑上，传输两个文件，就能得出结论了！快的肯定是USF闪存，慢的就是eMMC闪存!但答案是否定的！

手机连接电脑是通过USB接口实现的，USB接口的传输速度大家还不知道么？再快也就几十兆每秒的传输速度。而无论是eMMC还是UFS闪存,传输速度都不止这一点，所以利用电脑向手机传送文件时，决定传输速度的并不是你的手机的闪存，而是USB接口。既能这种方法不行，USF闪存不是能同时读写么？那么能不能通过一边向手机拷贝文件一边从手机中导出文件来判断用的是eMMC还是UFS闪存呢？还是不能，同样是USB接口的问题，普通的USB接口并不支持同时读写。

其实最简单的辨别方法是通关专业软件进行跑分测试，得分高的自然就是UFS闪存。经过测试，USF 2.1闪存的连续读写速度分别为700.01MB/s和207.57MB/s,USF 2.0为420.65MB/s和161.89MB/s，而eMMC则只有可怜的246.28MB/s和124.81MB/s，差距十分明显。而读写速度更快有什么好处呢？简单地说就是能更快地启动软件，更快地读取文件，手机也就更加流畅。

我们接下来的解压缩测试就印证了这一点，同样是5G大小的文件。使用USF 2.1闪存，解压缩时间约为1分钟，而eMMC闪存5.0闪存用时约为2分46秒，能明显的感觉到差异。

总结

正是因为拥有速度上的优势，UFS闪存常备用于旗舰手机，比如最新的小米6、华为Mate 9等，中低端手机自然还是老老实实地用eMMC闪存。当然这个处理器也有一定关系，中低端处理器可不一定支持eMMC闪存。从长远来说，性能更强的UFS闪存闪存肯定更适合手机，但eMMC也不是没有机会，毕竟有价格上的优势，在中低端设别上还是有市场的。

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