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i.nand emmc 存储芯片 emmc，Nand flash，Nor flash之间有什么区别

发布时间 : 2024-11-23

作者 : 小编

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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。

一、定义及区别

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。

eMMC & UFS 傻傻分不清？教你认识手机闪存

从不同角度来说，假期延长既是好事也是麻烦事，好的一面就是不用每天早起挤地铁，心安理得当个死宅，麻烦的一面嘛，可想而知相当长的一段时间内没有新产品，所以每日一更的内容选题……哎，好难。思来想去，还是说一下标题上这点事吧，尽管转头一想应该早就写过一次，权当温习一下。

首先说点基础中的基础。

闪存，英文叫 flash memory 简称 flash，是电子式的永久性存储器，区别于磁性存储的磁盘和激光刻录的光盘。它以芯片为存在形式，因此最大的优点就是体积极小，对于手机、U 盘等便携式设备和存储器来说，闪存是不二选择，同时性能好的话，读写速度远超其他永久存储器，进而消费级最快的存储器 SSD 也基于闪存技术。

而对于手机而言，闪存有时会被称作 ROM，中文学名只读存储器。很明显这种叫法是有问题的，因为手机闪存都是可读写的，这其实和 PC 那边管所有永久性存储器都叫磁盘一样，因为历史而约定俗成的叫法，无需太过在意。

手机上的闪存都是集成主控和存储颗粒的嵌入式芯片，我们一般按照协议和接口类型不同，分为两大类，一是嵌入式多媒体卡，缩写是 eMMC，另外一种是嵌入式通用闪存，缩写 eUFS，通常简称为 UFS。这二位通常都还有数字尾缀，代表实际产品对应的协议版本号，严格来说对应比较复杂的内容，而对于普通消费者来说，只需要记住两点，市面上的 UFS 比所有 eMMC 都快，而同样类型的闪存，后面的数字越大就是越快。

此外，你们还能看到另一个缩写，MCP，学名是多制层封装芯片，它并不是第三类闪存，而是代表闪存内存二合一封装芯片的意思，我们通常用 eMCP 和 uMCP 来对应区分采用 eMMC 和 UFS 的产品。噢对了，稍早的时候，因为 uMCP 的 UFS2.1 产品普遍都只配备了一个 lane，导致读写速度只有独立 UFS2.1 的一半，所以这段时间 uMCP 是半速 UFS 的代名词，不过随着三星新品 KM8V8001JM-B813 搭配骁龙 765G 平台上市，这一规律从此作古。

基本概念到这就差不多了，接下来说说，怎么看你自己手机上的闪存。

首先当然是所有存储器都共同的办法，测速，我们通常采用 AndroBench 来进行，其他可采用的工具还有 PCMark、A1 SD Bench 和 AndeBench 等等，不过用得不多，解读上不成体系，这里就不细讲了。

对 AndroBench 成绩来说，最大的标志是第一行的连续读取，目前市面现存的 eMMC 都是 5.1 版本，多数产品都在 200-300MB/s，凤毛麟角稍快，但不会接近 400；半速 UFS2.1 则多在 400-500MB/s 左右，满速 UFS2.1 则在 700MB/s 以上，多的能近千；而最快的 UFS3.0 则多在 1400MB/s 上下。

测速可以全面反映实际的体验，而我们需要注意，闪存的速度不仅和闪存自己有关，也和平台支持程度有关，这样如果速度不及预期，就需要有更进一步的方法。这种方法是查询闪存型号，最早就是在华为 P10 系列闪存门的时候开始流行，因为华为当时混用了三种闪存，公众当时对于闪存的了解也不深，进而需要查询到型号再对比闪存厂商的资料来实锤。