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u盘闪存类型nand 自带USB接口的存储卡？谁在影响U盘（闪存盘）的读写速度？

发布时间 : 2024-10-11

作者 : 小编

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自带USB接口的存储卡？谁在影响U盘（闪存盘）的读写速度？

CFan曾在《性能最多相差78倍！揭开存储卡的速度之谜！》解读过存储卡的速度之谜，今天咱们将目光放在同样基于NAND闪存设计的U盘（闪存盘）领域，看看这种存储设备的速度如何区分高下。

我们可以将闪存盘理解为“自带USB接口的存储卡”。

只是，闪存盘的体型相对更大一些，其实际性能全看内置的闪存和主控芯片的规格，对终端设备没有太高要求（只要支持对应的USB3.x Gen1/2标准的接口即可）。

目前闪存盘的主控生产厂商主要以群联(Phison)、慧荣（SMI）、鑫创（SSS）、联阳（ITE）、安国（ALCOR）、银灿（Innostor）为主。

闪存盘领域可要比存储卡复杂多了。从形态上，闪存盘包含Nano迷你型、单接口型、双接口型（同时配备USB-A和USB Type-C）；从速度上，闪存盘还存在USB2.0、USB3.0/3.1/3.2 Gen1（5Gbps）和USB3.1/3.2 Gen2（10Gbps）。

Nano迷你型的闪存盘普遍采用了“黑胶体封装”（又称UDP黑胶体和PIP封装技术），所有零部件一次成型，闪存盘内部主体上没有一丝缝隙，也因此获得了不易损坏、可靠性高、防水、防震、防尘、防磁等优点。

不过，这种结构的闪存盘性能普遍一般（速度多在200MB/s以内），最大的优势就是小巧便携不占空间。

但凡事都有例外，三星FIT升级版+虽然也是Nano迷你型，但速度依旧可达400MB/s，应该是三星解决了高性能主控的小型化封装技术，代价则是成本更高。

128GB/256GB版速度才能达到400MB/s，64GB版会降至300MB/s

更高速度的闪存盘普遍采用闪存和主控芯片分离的设计，部分型号可以实现超过400MB/s的读取速度，主要是因为它们内部是由SSD主控芯片+闪存芯片+USB桥接芯片组成，所以还被不少网友誉为“固态闪存盘”（USSD）。以闪迪CZ880为例，这款高端闪存盘就采用了祥硕科技ASMedia ASM1153E SATA3（6Gbps）To USB3.1 Gen1（5Gbps）的转接芯片。

需要注意的是，高端闪存盘未来的发展趋势是摒弃了过去的桥接设计，直接集成更高性能的单主控芯片。比如金士顿DataTraveler Max就内置慧荣SM2320主控，在单芯片（不算闪存）的基础上就支持USB3.2 Gen2标准，实际传输速率可达1000MB/s。

去年初，群联还发布了全球首个和最快的USB3.2 Gen2×2（20Gbps）闪存盘主控（PS2251-18），其连续读取速度高达1900MB/s，连续写入性能也能达到1700MB/s，堪比中端PCIe 3.0 SSD。群联曾表示，PS2251-18主控无需桥接控制器，降低了成本，简化了PCBA设计。与基于桥接的USB外部SSD相比，能效提高了56%。

但是，这种超高速闪存盘也遇到了一些问题——为了解决高速度衍生的发热问题，体积不可能太小，而且价格较之同容量200MB/s级别的闪存盘至少翻了一番。更尴尬的是，目前连标配USB3.2 Gen2接口（10Gbps）的电脑还未普及，很多普通消费者哪怕咬牙购买也会“英雄无用武之地”。

总之，闪存盘是最通用的NAND介质存储产品，主控对其性能影响至关重要，上限极高，下限极低。需要注意的是，很多不知名品牌为了降低成本，会为闪存盘搭配“白片”甚至“黑片”闪存颗粒，对稳定性和寿命的影响很大。所以强烈建议大家优先挑选金士顿、三星、闪迪等一线品牌旗下的产品。

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

自带USB接口的存储卡？谁在影响U盘（闪存盘）的读写速度？

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