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nand芯片的应用我们熟知的NAND闪存，还有个“双胞胎兄弟”

发布时间 : 2024-10-06

作者 : 小编

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我们熟知的NAND闪存，还有个“双胞胎兄弟”

【IT168 评论】无论消费者还是企业机构，大多数人在谈到闪存时，首先想到的就是NAND闪存。从一定的现实意义上来讲，NAND闪存可以说已经成为固态硬盘的代名词。基于块寻址结构和高密度，使其成为磁盘的完美替代品。

　　NOR闪存是另一种与NAND不同的闪存类型，它具有不同的设计拓扑结构，某些特定的应用场景下更为适合。在比较NAND和NOR闪存在不同应用中的相对优势和适用性之前，检查其结构差异是很重要的。

　　NAND闪存产品是当今已经达到高水准的存储芯片，是当前市面上嵌入式以及独立式SSD的主要原材料。多层单元(MLC)技术和3D制造工艺的结合，将NAND存储单元垂直蚀刻到硅衬底上，使存储密度和NAND芯片容量呈几何级增长。

　　NAND与NOR电路基础

　　尽管NAND闪存是这两种非易失性内存技术中相对流行的一种，但NAND和NOR都是由同一名东芝公司的工程师在上世纪80年代中期发明的。要理解这两个种类的区别和命名，需要简要回顾一下逻辑门的基础知识。

　　NAND和NOR分别涉及到布尔逻辑函数中的逻辑“和”（and）以及“或”（or）。如下所示，NAND和NOR都生成响应两个二进制输入的输出。

响应两个二进制输入的NAND和NOR输出

　　NAND和NOR逻辑门仅仅为它们各自的功能实现了上面这个真值表。

　　NAND门在概念上是作为AND门实现的——当两个输入都是1时输出1——后面跟着一个NOT门，这是一个逻辑反转。相应的，NOR门在概念上是一个OR门——有任何一个输入是1时输出1，然后是NOT门，这是一个逻辑倒装。

　　布尔逻辑的背景对于理解NAND和NOR闪存至关重要，因为闪存单元被连接到一个行和列的数组中。在NAND闪存中，一组中的所有单元(通常是一个字节的倍数，取决于芯片的大小)共享一条位线，并以串行方式连接每个单元，每个单元连接到一个单独的字行。同一字行连接一个内存块中的多个字节，通常为4 KB到16 KB。因此，只有当所有的字线都是高或单状态时，位线才会降低或变为零状态，这实际上将内存组转换为一个多输入NAND门。

　　与此相反，NOR闪存并行组织位线的方式是，当位线和字线都处于低或零状态时，内存单元只保持高或单状态。

　　NAND单元的串联结构使得它们可以通过导电层(或掺杂层)连接在衬底上，而不需要外部接触，从而显著减少了其横截面积。

　　NAND闪存单元的串联连接意味着它们不需要单元之间通过金属层进行外部接触——而这正是NOR拓扑结构所需的。使用导电层连接硅衬底上的单元意味着NAND闪存的密度通常比NOR高两个数量级，或100倍。此外，组内单元的串联连接使它们可以垂直地堆积在3D数组中，位线类似于垂直管道。

　　相反，由于NOR闪存单元不能单独寻址，因此它们对于随机访问应用程序更快。

　　NAND与NOR产品类型

　　这两种类型的闪存具有明显的特性和性能差异，它们有各自最适合的应用程序类型。除了容量外，NAND和NOR闪存还具有不同的运行、性能和成本特性，如下图所示。

　　这两种闪存中也有几种不同的产品类型，它们在I/O接口、写入持久性、可靠性和嵌入式控制功能方面有所不同。

　　NAND闪存产品类型

　　NAND闪存以单层（SLC）、多层（MLC）、三层（TLC）或四层（QLC）的形式在每个单元（cell）中存储bit，分别为1 bit/cell、2 bit/cell、3 bit/cell、4 bit/cell。要确定哪种类型的NAND最适合于工作负载，简单来说，每个单元的位数越高，其容量就越大——当然，是以数据持久性和稳定性为代价的。

　　NAND设备只是没有任何外围电路的存储芯片，这些外围电路使NAND闪存可以在SSD、U盘或其他存储设备中使用。相比之下，托管型NAND产品嵌入了一个内存控制器来处理必要的功能，比如磨损调平、坏块管理(从使用中消除非功能性内存块)和数据冗余。

　　NOR闪存产品类型

　　串行设备通过只暴露少量(通常是1到8个)I/O信号来减少包的pin数。对于需要快速连续读取的应用程序来说，这是理想的选择。NOR闪存通常用于瘦客户机、机顶盒、打印机和驱动器控制器。

　　并行NOR产品暴露多个字节，而且通常使用内存页而不是单独的字节进行操作，更适用于启动代码和高容量应用程序，包括数码单反相机、存储卡和电话。

　　两种闪存都是不可或缺的

　　NAND是闪存的主力，广泛用于嵌入式系统和SSD等存储设备的大容量数据存储。不过，NOR 闪存在存储可执行的启动代码和需要频繁随机读取小数据集的应用程序方面起着关键作用。显然，这两种类型的闪存将继续在计算机、网络和存储系统的设计中发挥作用。

　　原文作者：Kurt Marko

闪存将迎新周期，主控芯片Fabless德明利前景如何？ IPO见闻

闪存主控芯片厂商深圳市德明利技术股份有限公司（简称：德明利）日前递交深交所IPO申请，东莞证券为主承销商。

公司拟募资15.37亿元，募集的资金将主要用于3D NAND闪存主控芯片及移动存储模组解决方案技术改造及升级项目、SSD主控芯片技术开发、应用及产业化项目等。

全球存储卡市占率3.09%

招股书显示，德明利主要从事集成电路设计、研发及产业化应用，业务主要集中于闪存主控芯片设计、研发，存储模组产品应用方案的开发、优化，以及存储模组产品的销售。产品主要包括存储卡、存储盘、固态硬盘等存储模组。公司还在人机交互触控领域完成初步业务布局，目前已完成自研触摸控制芯片投片。

德明利存储模组产品主要由NAND Flash存储颗粒和闪存主控芯片组成。 闪存主控芯片主要是用于存储颗粒的存取控制、存储管理或与其他器件配合工作等作用的SoC芯片（系统级芯片），其对存储产品的性能、安全性、可靠性和使用寿命等有重要影响。闪存主控芯片一般需要配套相应的固件方案，固件方案为通过量产工具软件写入存储颗粒中由闪存主控芯片运行时调取使用的一系列程序、参数等，量产工具系产品量产过程中需要使用的辅助软件。闪存主控芯片与存储颗粒、PCB 板等必要的组件集成、封测后形成存储模组产品。

德明利自研闪存主控芯片、触控芯片等主要采用Fabless模式进行代工生产 ，即公司专注于从事集成电路的设计和产品销售环节，其余环节委托给芯片代工企业、封装和测试企业代工制造。

在盈利模式方面，德明利主要通过采购NAND Flash存储晶圆，将其与闪存主控芯片等进行封装、测试后形成存储模组，再将存储模组销售给下游品牌、厂家客户或渠道分销商赚取利润。NAND Flash价格以及存储晶圆利用率都对公司利润有巨大的影响。

NAND Flash产品价格的周期性波动特征较为明显 。2019年以来NAND Flash综合价格指数处于低位波动状态。公司表示，未来随着5G时代的到来，大量的数据存储需求出现，预计NAND Flash价格又将迎来新一轮上升周期。

在行业地位方面，根据中国闪存市场（CFM）数据推算，2020年公司在全球存储卡和存储盘等移动存储行业的市场占有率约为3.09%。存储卡产品销售数量约占全球存储卡销售总量的6.92%，存储卡和存储盘产品合计销售数量约占全球移动存储产品销售总量的5.86%。

外销比例较高、存储业务主要收入来源

财务方面，德明利2017—2019年和2020年1—6月公司营业收入分别为2.20亿元、7.50亿元、6.46万元和3.25亿元，扣除非经常性损益后归属于母公司所有者的净利润分别为711.98万元、4047.32万元、7278.84万元和2313.50万元，存储业务为公司营业收入的主要来源，人机交互业务尚处于前期市场开发阶段，收入占比相对较小。

公司外销占比较高，报告期内，公司外销收入金额分别占当期营业收入总额的85.05%、89.87%、88.99%和68.31%。

公司综合毛利率在同行处于中游水平。

人民币汇率波动对公司盈利有一定影响 。公司报告期各期汇兑损益的绝对值分别占当期利润总额的19.53%、19.63%、4.62%和0.89%。德明利表示，公司已不断平衡外币货币性资产及负债规模以降低汇兑损益对经营业绩的影响，但如果未来期间相关外币兑人民币的结算汇率发生较大幅度波动，公司仍将面临经营业绩受汇率波动影响较大的风险。

股权方面，公司董事长及总经理李虎及田华（二者系夫妻）为公司实控人，其中李虎手中股份占公司总股本的53.4816%，系公司控股股东。

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