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。

「芯团网」一文看懂IC、NAND、AI全面发展

高科技领域在5G的技术加持下已经逐渐全面发展的势态，AI作为未来发展的终端展现核心阵地，需要后端更强有力的芯片支持，包括存储芯片、控制芯片在内，是高科技领域的三大支柱产业！

AI

IC芯片行业新突破

众所周知，从芯片问世以来基本采用Si（硅） 作为晶圆的基座，其保持有良好的硬度、耐高温度以及绝缘度，并且获取途径非常多，地壳中元素含量排第二，有26.4%，所以获取成本相对很低，只不过在提纯方面投入会高很多。

近段时间，华为全资子公司哈勃科技已经投资山东天岳，持股占比达到10%.据业内专家分析，Si晶圆在现目前高速发展的5G时代已经跟不上需求 ，大数据传输、云计算、AI技术、物联网及新能源传输需要速度更快、功率更大的芯片支持，而Si晶圆已经达到负载极限 。

华为下一步晶圆战略部署是在SiC（碳化硅） 。碳化硅具有比Si晶圆更好的特性，性能负载超过硅晶圆芯片的千倍，未来的高温、高频、大功率芯片都将会发展为SiC晶圆衬底。而目前SiC材料基本被国外垄断 ，所以进入国内市场的进口SiC原材料价格昂贵 ，未来有望突破限制，实现高端原材料、芯片设计、生产制造、终端销售、售后服务的完整芯片行业格局。

现在的华为是有实力、有财力、有人力的世界一流公司，想要继续保持赶超的节奏，就需要在短时间内达到市场化的局面，而芯团网IC交易线上商城 预计将会在2年左右的时间，这之后各大国内企业将会大面积采用SiC材料作为晶圆基座，同时也会产生大量的呆滞IC芯片 ，看清市场发展动向、及时做好市场调配相当重要。

NAND闪存迎来新高度

为了全线支持5G环境下的AI发展，Toshiba东芝也对BICS闪存 做了大升级。近段时间东芝Toshiba计划升级BICS 5到BICS 7，现目前BICS 5的带宽是1200MT/s，BICS 6带宽是1600MT/s，BICS 7带宽将达到2000MT/s。

同步进行升级研究的还有NAND闪存 。NAND闪存从每个单元1个bit（SLC），到2 bit（MLC），再到3 bit（TLC），现目前是4bit（QLC），下一步进行5bit（PLC）研究。

每个单元拥有更多的bit意味着更大 的存储空间 ，在技术层面上得到提升，可以降低 闪存的价格 ，降低造价的同时还要深入研究磨损损耗导致的成本增加问题。

芯团网觉得如果解决不了损耗问题 ，那也势必会降低NAND的寿命 ，侧面来说也是相对增加了企业的使用成本，即使NAND提前退役回收价值也不高了。

华为正式进军AI市场

华为在AI市场的竞争对手有Google、Facebook。谷歌早已在2012年中旬就已经建立起谷歌大脑 —16,000台电脑互联模拟人脑神经网络，战略名称代号为：AI First。去年2月谷歌推出AI芯片TPU，几年的AI沉淀也给这一项业务带来非常可观的收入。

脸书比谷歌晚1年成立AI事业部。Facebook的AI计划目的很简单，就是为了捕捉用户 的行为习惯 形成数据化产品，最后反馈给用户 以提高体验 的机制，而这是AIR（Artificial Intelligence Research）与AML（Applied Machine Learning）两个部门协作完成。

Facebook不仅仅局限于应用场景。Facebook战略计划从开始的用户行为，再到未来计划推出AI芯片 ，都是为了完善自身产业链、增强竞争力。华为进军AI市场对Google和Facebook能产生多大的影响可以在评论区 进行讨论。

总结：

AI始于1956年，于2016年依靠围棋人机大战迅速“走红”，2017年大力发展，2019年上、中、下游的5G网络、处理芯片、存储芯片方面配套逐渐完善，突破瓶颈将会蓬勃发展。

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