NAND NOR FLASH闪存产品的学习记录

概述

随着国内对集成电路，特别是存储芯片的重视，前来咨询关于NOR Flash，NAND Flash，SD NAND, eMMC, Raw NAND的客户越来越多了。这里我们专门写了这篇文章：1，把常用的存储产品做了分类; 2把一些产品的特点做一个描述。

在正式开始介绍之前，我们给大家推(an)荐(li)一款非常易用稳定的Flash产品：CS创世 SD NAND。具备如下特点：

1，免驱动使用；2，可机贴；3，尺寸小巧。6*8mm，LGA-8封装；

4，擦写寿命长；5，耐高低温冲击；6，容量适宜（128MB~4GB）

我们把存储产品大概分为E2PROM，NOR，NAND 3类，他们框架如下：

容量非常小，目前存在于一些MCU内部，遥控器，电风扇等小家电里。用来存储一些基础信息。用户基本不关心这个。因此这里不做详细描述。

是目前应用领域最广泛的一种存储芯片了.基本上主流的电子产品里都有使用。甚至我们手机摄像头内部，屏幕驱动电路板上都会用到。主要用来存储代码和一些比较小的数据文件。主流是SPI NOR接口; 主流容量:1Mbit~128Mbit; 封装：SOP-8居多，也有更小的；尺寸也都比较小。

NOR Flash架构决定了它的容量不能做大，而且读取速度比较慢。好处在于比较简单易用。甚至可以直接用地址访问到数据，不需要建立文件系统。（这点攻城狮朋友们比较喜欢）

应该是目前最热门的存储芯片了。因为我们生活中经常使用的电子产品都会涉及到它。比如你买手机，肯定会考虑64GB，还是256GB？买笔记本是买256GB，还是512GB容量的硬盘呢？（目前电脑大部分采用了基于NAND Flash产品的固态硬盘）。这里我们从如下几方面做一个分类：

NAND FLASH从材质上可以分为SLC/MLC/TLC/QLC，本质区别就是在最小的存储单元内能存放多少bit的信息。SLC(2bit)/MLC(4bit)/ TLC(8bit)/ QLC(16bit). 这样晶圆的存储密度会翻倍。这4种晶圆的特点如下：

可以看到从SLC 到QLC 擦写寿命越来越短，性能和品质越来越差。目前我们主流的消费类电子产品使用的大容量产品，基本都是TLC/QLC了。比如手机，笔记本里的固态硬盘。

目前主要有2D和3D。主流生产工艺已经升级到3D了。2D和3D区别可以看如下的示意图：

可以理解2D工艺就是老的砖瓦房，3D工艺就是摩天大楼。带来的最大好处就是存储密度N倍的增长。最近几年手机，笔记本的主流容量都在变大跟产业使用了3D工艺有直接关系。

NAND Flash产品本身存在一定的特性，要正常使用，必须配备对应的管理机制。主要有：

1，NAND Flash存在位翻转和位偏移。本来存储的是0101的数据，有一定概率会变成1010。这个时候就需要配备EDC/ECC机制；

2，NAND Flash出厂时会有坏块（不用惊讶，原厂出厂的时候都会标识出来，而且比例是很低），在使用当中也可能产生坏块。因此需要配备动态和静态坏块管理机制；

3，NAND Flash有写入寿命的限制。每个块都有擦写寿命。因此需要配备平均读写机制。让整体的块能够均衡的被使用到；

4，NAND Flash是先擦后写，集中擦写的强电流会对周边块有影响等。需要配备垃圾回收，均衡电荷散射机制等。

CS创世 SD NAND把这些算法都集成到内部了。示意图如下

简单的可以按照如下划分：

Raw NAND本质上是把NAND Flash晶圆的Pad点引出来，封装成TSOP48/BGA等颗粒。由于里面不带控制器，针对NAND Flash的各种管理算法都需要在CPU端来做，一来会涉及到写驱动的问题；二来会增加CPU的负荷。

带控制器的产品，我们分为芯片类和模组类两种。由于产品的设计初衷不一样，导致两类产品的品质要求有很大区别。具体我们曾经写了一篇文章专门讲过这个：http://www.longsto.com/news/25.html。

芯片类产品有SD NAND，eMMC, SPI NAND. 他们共同特点是内部都带了针对NAND Flash的管理机制。相对来说可以减轻CPU的负荷。但SPI NAND除外，它内部只带了部分管理算法，因此还是需要写驱动。模组类产品主流的有TF/SD卡，SSD，U盘等。

这里我们把几个常用产品做一个简单的对比：

CS创世 SD NAND和几个产品的具体对比，也可以参考如下文章：

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