如何选择嵌入式产品中的存储器类型？

摘要：Flash存储器是一种非易失性内存，其作为数据、系统存储的关键介质，在嵌入式系统中扮演着重要角色。常见的Flash有NAND Flash 、Nor Flash、eMMC等，本文将简单介绍不同Flash的区别及应用场景。

图1 HD6Q-CORE ARM核心板板载Flash

1. NAND Flash

按照接口区分，NAND Flash分为串行和并行两种，串行就是每次传输1 bit，并行就是每次传输多位。下图的并行Flash采用8bit的数据位宽，并配合RE/WE等读写信号进行数据的读写。串行Flash管脚较少，多采用SPI或者QSPI接口进行通信。一般来讲，并行Flash的容量要高于串行Flash。

图2 并行NAND Flash接口

图3 串行NAND Flash接口

按照颗粒密度区分，并行NAND Flash可以分为SLC、MLC、TLC、QLC等，其中SLC、MLC颗粒较为常用。

图4 SLC、MLC、TLC、QLC

第一代SLC（Single-Level Cell）每单元可存储1比特数据(1bit/cell)，性能好、寿命长，可经受10万次编程/擦写循环，但容量低、成本高，市场上用的比较少；第二代MLC（Multi-Level Cell）每单元可存储2比特数据(2bits/cell)，性能、寿命、容量、成各方面比较均衡，可经受1万次编程/擦写循环，目前主流的核心板厂商大都配置该类型的存储；第三代TLC（Trinary-Level Cell）每单元可存储3比特数据(3bits/cell)，性能、寿命变差，只能经受3千次编程/擦写循环，但是容量可以做得更大，成本也可以更低，大多数固态硬盘的选择；第四代QLC（Quad-Level Cell）每单元可存储4比特数据(4bits/cell)，性能、寿命进一步变差，只能经受1000次编程/擦写循环，但是容量更容易提升，成本也继续降低。

2.Nor Flash

NOR Flash是一种非易失闪存技术，是Intel在1988年创建。是市场上两种主要的非易失闪存技术之一。按照接口区分, Nor Flash也可以分为并行和串行两种。由于并行Nor Flash易存在兼容性问题，现已逐渐淘汰，目前常用的Nor Flash通常指串行Flash，即SPI Flash，其接口定义和图3一致。

与NAND Flash相比，Nor Flash容量较低，且读写速度和擦写速度较慢。不同于NAND Flash的是，NOR Flash支持Execute ON Chip，程序可以直接在Flash片内执行，因此很适合作为嵌入式系统中的程序启动介质。

表1 NAND Flash &Nor Flash 存储介质对比表

eMMC

eMMC 本质上还是Nand flash ，数据接口支持1bit、4bit和8bit三种。eMMC=Nand flash +闪存控制芯片+标准接口封装，其内部集成的闪存控制器具有读写协议、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，极大降低了Nand-flash的使用难度。

图5 eMMC架构

在嵌入式系统中，Flash除了用来存放数据，还有一个重要的功能就是存放uboot启动程序。一般来讲，系统可以直接从Nor Flash启动，而不能直接从NAND Flash启动。系统要从NAND Flash启动，则需要先将NAND Flash低4K的代码拷贝到CPU内部的SRAM中，然后从SRAM中驱动。再将FLASH剩下的代码拷贝到SDRAM中，从SDRAM开始执行main函数，启动流程如下图所示。

图6 NAND Flash启动方式

一般来讲，当主控制所需搭配的存储容量较低时（如256M、512M），通常选择Nand flash。当主控制所需搭配的存储容量较高时（如4GB、8GB甚至32GB），选择eMMC将更具性价比。

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。

如何选择嵌入式产品中的存储器类型？

1. NAND Flash

2.Nor Flash

宏旺半导体解答什么是SPI Flash 运用于哪些领域

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