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nand闪存的ssd 我们熟知的NAND闪存，还有个“双胞胎兄弟”

发布时间 : 2025-03-18

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

第五代V-NAND技术加成三星970 EVO Plus固态硬盘评测

2018下半年，三星正式宣布开始量产第五代3D V-NAND闪存，其采用全新的9X层堆叠技术，每单元可保存3比特数据。据三星数据显示，在这两项技术的加成下，存储设备能够实现更快的传输速度以及更优的能效比。1月23日，三星推出了采用NVMe协议的最新产品三星970 EVO Plus，我们有幸拿到了一款250 GB的970EVO Plus，下面就来看看它表现如何。

硬盘外观展示

三星970 EVO Plus如果单就外观而言较上代三星970 EVO差别并不大，同样采用黑色作为硬盘的主色调，在硬盘表面贴有详细的产品名称以及规格等信息。通过图片我们可以看到，这同样是一款采用走PCIe 3.0x4通道，支持 NVMe 协议，接口为M.2类型的高性能固态硬盘，而容量为250GB，规格上采用了2280的尺寸。

撕下表面标签，三星970 EVO Plus的主控依旧采用的是三星Phoenix控制，确保硬件与计算机之前的数据传输高效稳定。

我们拿到的这款250GB的三星970 EVO Plus在缓存方面采用了与500GB版本相同的512MB LPDDR4缓存。

性能测试

测试平台介绍

在测试环节，为保证能够完美发挥三星970 EVO Plus的传输性能，我们选择九代酷睿处理器中最强的i9-9900K搭配华硕ROG MAXIMUS XI ECTRREME主板作为测试平台，完全满足高速NVMe SSD接口的需求。此外还搭配4根8GB高频内存。

测试成绩

CrystalDiskInfo

CrystalDiskInfo 是一款检测硬盘信息的软件，通过软件我们可以看到，三星970 EVO Plus的传输模式为PCIe 3.0×4，支持NVMe协议。

CrystalDiskMark

CrystalDiskMark同样是一款测试电脑硬盘的检测工具，可以测试存储设备的读写速度等信息。通过测试，三星970 EVO Plus持续读写成绩表现出了与规格信息非常接近的优异成绩。最大持续读取速度达到夸张的3551.5MB/S，而最高写入速度也达到了2376.9MB/s，传输速度优异。

TxBENCH

TxBENCH是一款衡量存储性能硬盘或SSD性能的基准测试软件，优点在于操作简单，很容易测量的存储性能。在实际的测试中，得出的结果读取速度为3432.580MB/S，写入速度为2397.463MB/S，与前面数据相差不大。

ATTO Disk Benchmark

ATTO Disk Benchmark作为一款简单易用的磁盘传输速率检测软件，可以用来检测硬盘、U盘、存储卡及其它可移动磁盘的读取及写入速率。我们可以通过设置数据包大小的方式测试硬盘的传输速度。最终结果以柱状图的形式呈现。ATTO的顺序读写速度普遍保持在3380MB/S、2380MB/S左右，成绩正常。

官方软件

与三星970 EVO Plus配套的还有三星专门为存储设备打造的SSD优化维护工具，其可以对SSD等存储设备进行基准性能测试。在软件主界面，我们可以看到这款这款NVMe SSD的基本信息。包括驱动类型、TRIM状态等。

我们使用三星Magician软件进行检测，结果显示，连续读取速度为3313MB/s，连续写入速度为2362MB/s，与官方标称的数据非常接近。

970 EVO SAMSUNG Magician测试成绩

而与上一代三星 970 EVO的成绩对比，写入速度提升53%

实际传输体验

在实际的传输过程中，我们利用固态硬盘向三星970 EVO Plus传输大型文件，在实际的传输过程中，速度达到429MB/s，表现优异，仅需几秒即可完成近3GB文件的传输。

总结

三星此次推出的全新970 EVO Plus依旧采用性能强大的Phoenix主控，搭载了第五代V-NAND技术的闪存芯片在写入方面提升幅度达到了可喜的53%，提升效果明显，对于技术发烧友和游戏玩家来说，能够更加高效的处理密集型的工作任务。通过970 EVO Plus其实我们可以看到三星在SSD整体性能方面完善自身的诚意，相信970 EVO Plus的上市会吸引来众多专业用户的青睐。

本文编辑：刘国亮

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