flash 存储器

flash 存储器 闪速存储器 NOR技术 DINOR技术 NAND技术 UltraNAND技术 一、 闪速存储器的特点 闪速存储器(Flash Memory)是一类非易失性存储器NVM(Non-Volatile Memory)即使在供电电源关闭后仍能保持片内信息;而诸如DRAM、SRAM这类易失性存储器，当供电电源关闭时片内信息随即丢失。 Flash Memory集其它类非易失性存储器的特点:与EPROM相比较，闪速存储器具有明显的优势——在系统电可擦除和可重复编程，而不需要特殊的高电压(某些第一代闪速存储器也 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 高电压来完成擦除和/或编程操作);与EEPROM相比较，闪速存储器具有成本低、密度大的特点。其独特的性能使其广泛地运用于各个领域，包括嵌入式系统，如PC及外设、电信交换机、蜂窝电话、网络互联设备、仪器仪表和汽车器件，同时还包括新兴的语音、图像、数据存储类产品，如数字相机、数字录音机和个人数字助理(PDA)。 二、 闪速存储器的技术分类 ATMEL、Fujistu、Hitachi、Hyundai、Intel、Micron、全球闪速存储器的主要供应商有AMD、 Mitsubishi、Samsung、SST、SHARP、TOSHIBA，由于各自技术架构的不同，分为几大阵营。 1、NOR技术 NOR NOR技术(亦称为Linear技术)闪速存储器是最早出现的Flash Memory，目前仍是多数供应商支持的技术架构。它源于传统的EPROM器件，与其它Flash Memory技术相比，具有可*性高、随机读取速度快的优势，在擦除和编程操作较少而直接执行代码的场合，尤其是纯代码存储的应用中广泛使用，如PC的BIOS固件、移动电话、硬盘驱动器的控制存储器等。 NOR技术Flash Memory具有以下特点:(1) 程序和数据可存放在同一芯片上，拥有独立的数据总线和地址总线，能快速随机读取，允许系统直接从Flash中读取代码执行，而无需先将代码下载至RAM中再执行;(2) 可以单字节或单字编程，但不能单字节擦除，必须以块为单位或对整片执行擦除操作，在对存储器进行重新编程之前需要对块或整片进行预编程和擦除操作。由于NOR技术Flash Memory的擦除和编程速度较慢，而块尺寸又较大，因此擦除和编程操作所花费的时间很长，在纯数据存储和文件存储的应用中，NOR技术显得力不从心。不过，仍有支持者在以写入为主的应用，如CompactFlash卡中继续看好这种技术。 Intel公司的StrataFlash家族中的最新成员——28F128J3，是迄今为止采用NOR技术生产的存储容量最大的闪速存储器件，达到128Mb(位)，对于要求程序和数据存储在同一芯片中的主流应用是一种较理想的选择。该芯片采用0.25μm制造工艺，同时采用了支持高存储容量和低成本的MLC技术。所谓MLC技术(多级单元技术)是指通过向多晶硅浮栅极充电至不同的电平来对应不同的阈电压，代表不同的数据，在每个存储单元中设有4个阈电压(00/01/10/11)，因此可以存储2b信息;而传统技术中，每个存储单元只有2个阈电压(0/1)，只能存储1b信息。在相同的空间中提供双倍的存储容量，是以降低写性能为代价的。Intel通过采用称为VFM(虚拟小块文件管理器)的软件方法将大存储块视为小扇区来管理和操作，在一定程度上改善了写性能，使之也能应用于数据存储中。 DINOR DINOR(Divided bit-line NOR)技术是Mitsubishi与Hitachi公司发展的专利技术，从一定程度上改善了NOR技术在写性能上的不足。DINOR技术Flash Memory和NOR技术一样具有快速随机读取的功能，按字节随机编程的速度略低于NOR，而块擦除速度快于NOR。这是因为NOR技术Flash Memory编程时，存储单元内部电荷向晶体管阵列的浮栅极移动，电荷聚集，从而使电位从1变为0;擦除时，将浮栅极上聚集的电荷移开，使电位从0变为1。而DINOR技术Flash Memory在编程和擦除操作时电荷移动方向与前者相反。DINOR技术Flash Memory在执行擦除操作时无须对页进行预编程，且编程操作所需电压低于擦除操作所需电压，这与NOR技术相 反。 尽管DINOR技术具有针对NOR技术的优势，但由于自身技术和工艺等因素的限制，在当前闪速存储器市场中，它仍不具备与发展数十年，技术、工艺日趋成熟的NOR技术相抗衡的能力。目前DINOR技术Flash Memory的最大容量达到64Mb。Mitsubishi公司推出的DINOR技术器件——M5M29GB/T320，采用Mitsubishi和Hitachi的专利BGO技术，将闪速存储器分为四个存储区，在向其中任何一个存储区进行编程或擦除操作的同时，可以对其它三个存储区中的一个进行读操作，用硬件方式实现了在读操作的同时进行编程和擦除操作，而无须外接EEPROM。由于有多条存取通道，因而提高了系统速度。该芯片采用0.25μm制造工艺，不仅快速读取速度达到80ns，而且拥有先进的省电性能。在待机和自动省电模式下仅有功耗，当任何地址线或片使能信号200ns保持不变时，即进入自动省电模式。对于功耗有严格限制和有快速读取要求的应用，如数字蜂窝电话、汽车导航和全球定位系统、掌上电脑和顶置盒、便携式电脑、个人数字助理、无线通信等领域中可以一展身手。 2、NAND技术 NAND TOSHIBA和Fujistu支持NAND技术Flash Memory。这种结构的闪速存储器适合Samsung、 于纯数据存储和文件存储，主要作为SmartMedia卡、CompactFlash卡、PCMCIA ATA卡、固态盘的存储介质，并正成为闪速磁盘技术的核心。 NAND技术Flash Memory具有以下特点:(1) 以页为单位进行读和编程操作，1页为256或512B(字节);以块为单位进行擦除操作，1块为4K、8K或16KB。具有快编程和快擦除的功能，其块擦除时间是2ms;而NOR技术的块擦除时间达到几百ms。(2) 数据、地址采用同一总线，实现串行读取。随机读取速度慢且不能按字节随机编程。(3) 芯片尺寸小，引脚少，是位成本(bit cost)最低的固态存储器，将很快突破每兆字节1美元的价格限制。(4) 芯片包含有失效块，其数目最大可达到3~35块(取决于存储器密度)。失效块不会影响有效块的性能，但设计者需要将失效块在地址映射表中屏蔽起来。 Samsung公司在1999年底开发出世界上第一颗1Gb NAND技术闪速存储器。据称这种Flash Memory可以存储560张高分辨率的照片或32首CD质量的歌曲，将成为下一代便携式信息产品的理想媒介。Samsung采用了许多DRAM的工艺技术，包括首次采用0.15μm的制造工艺来生产这颗Flash。已经批量生产的K9K1208UOM采用0.18μm工艺，存储容量为512Mb。 UltraNAND AMD与Fujistu共同推出的UltraNAND技术，称之为先进的NAND闪速存储器技术。它与NAND 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 兼容:拥有比NAND技术更高等级的可*性;可用来存储代码，从而首次在代码存储的应用中体现出NAND技术的成本优势;它没有失效块，因此不用系统级的查错和校正功能，能更有效地利用存储器容量。 与DINOR技术一样，尽管UltraNAND技术具有优势，但在当前的市场上仍以NAND技术为主流。UltraNAND 家族的第一个成员是AM30LV0064，采用0.25μm制造工艺，没有失效块，可在至少104次擦写周期中实现无差错操作，适用于要求高可*性的场合，如电信和网络系统、个人数字助理、固态盘驱动器等。研制中的AM30LV0128容量达到128Mb，而在AMD的计划中UltraNAND技术Flash Memory将突破每兆字节1美元的价格限制，更显示出它对于NOR技术的价格优势。 3、AND技术 AND技术是Hitachi公司的专利技术。Hitachi和Mitsubishi共同支持AND技术的Flash Memory。AND技术与NAND一样采用“大多数完好的存储器”概念，目前，在数据和文档存储领域中是另一种占重要地位的闪速存储技术。 Hitachi和Mitsubishi公司采用0.18μm的制造工艺，并结合MLC技术，生产出芯片尺寸更小、 存储容量更大、功耗更低的512Mb-AND Flash Memory，再利用双密度封装技术DDP(Double Density Package Technology)，将2片512Mb芯片叠加在1片TSOP48的封装内，形成一片1Gb芯片。HN29V51211T具有突出的低功耗特性，读电流为2mA，待机电流仅为1μA，同时由于其内部存在与块大小一致的内部RAM 缓冲区，使得AND技术不像其他采用MLC的闪速存储器技术那样写入性能严重下降。Hitachi公司用该芯片制造128MB的MultiMedia卡和2MB的PC-ATA卡，用于智能电话、个人数字助理、掌上电脑、数字相机、便携式摄像机、便携式音乐播放机等。 4、由EEPROM派生的闪速存储器 EEPROM具有很高的灵活性，可以单字节读写(不需要擦除，可直接改写数据)，但存储密度小，单位成本高。部分制造商生产出另一类以EEPROM做闪速存储阵列的Flash Memory，如 SST的小扇区结构闪速存储器(Small Sector Flash Memory)和ATMEL的海量存储ATMEL、 器(Data-Flash Memory)。这类器件具有EEPROM与NOR技术Flash Memory二者折衷的性能特点:(1) 读写的灵活性逊于EEPROM，不能直接改写数据。在编程之前需要先进行页擦除，但与NOR技术Flash Memory的块结构相比其页尺寸小，具有快速随机读取和快编程、快擦除的特点。(2) 与EEPROM比较，具有明显的成本优势。(3) 存储密度比EEPROM大，但比NOR技术Flash Memory小，如Small Sector Flash Memory的存储密度可达到4Mb，而32Mb的DataFlash Memory芯片有试用样品提供。正因为这类器件在性能上的灵活性和成本上的优势，使其在如今闪速存储器市场上仍占有一席之地。 Small Sector Flash Memory采用并行数据总线和页结构(1页为128或256B)，对页执行读写操作，因而既具有NOR技术快速随机读取的优势，又没有其编程和擦除功能的缺陷，适合代码存储和小容量的数据存储，广泛地用以替代EPROM。 DataFlash Memory是ATMEL的专利产品，采用SPI串行接口，只能依次读取数据，但有利于降低成本、增加系统的可*性、缩小封装尺寸。主存储区采取页结构。主存储区与串行接口之间有2个与页大小一致的SRAM数据缓冲区。特殊的结构决定它存在多条读写通道:既可直接从主存储区读，又可通过缓冲区从主存储区读或向主存储区写，两个缓冲区之间可以相互读或写，主存储区还可借助缓冲区进行数据比较。适合于诸如答录机、寻呼机、数字相机等能接受串行接口和较慢读取速度的数据或文件存储应用。 NOR和NANDFlash存储器的区别 NOR和NAND是现在市场上两种主要的非易失闪存技术。Intel于1988年首先开发出NORflash技术,彻底改变了原先由EPROM和EEPROM一统天下的局面。紧接着,1989年,东芝公司发表了NAND flash结构,强调降低每比特的成本,更高的性能,并且象磁盘一样可以通过接口轻松升级。但是经过了十多年之后,仍然有相当多的硬件工程师分不清NOR和NAND闪存。 “flash存储器”经常与“NOR存储器”互换使用。许多业内人士也搞不清楚NAND闪存技术相对于NOR技术的优越之处,因为大多数情况下闪存只是用来存储少量的代码,这时NOR闪存更适合一些。而NAND则是高数据存储密度的理想解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 NOR的特点是芯片内执行(XIP, eXecute InPlace),这样应用程序可以直接在flash闪存内运行,不必再把代码读到系统RAM中。 NOR的传输效率很高,在1,4MB的小容量时具有很高的成本效益,但是很低的写入和擦除速度大大影响了它的性能。 NAND结构能提供极高的单元密度,可以达到高存储密度,并且写入和擦除的速度也很快。应用NAND的困难在于flash的管理和需要特殊的系统接口。 性能比较 flash闪存是非易失存储器,可以对称为块的存储器单元块进行擦写和再编程。任何flash器件的写入操作只能在空或已擦除的单元内进行,所以大多数情况下,在进行写入操作之前必须先执行擦除。NAND器件执行擦除操作是十分简单的,而NOR则要求在进行擦除前先要将目标块内所有的位都写为0。 由于擦除NOR器件时是以64,128KB的块进行的,执行一个写入/擦除操作的时间为5s,与此相反,擦除NAND器件是以8,32KB的块进行的,执行相同的操作最多只需要4ms。 执行擦除时块尺寸的不同进一步拉大了NOR和NADN之间的性能差距,这样,当选择存储解决方案时,设计师必须权衡以下的各项因素。 ? NOR的读速度比NAND稍快一些。 ? NAND的写入速度比NOR快很多。 ? NAND的4ms擦除速度远比NOR的5s快。 ? 大多数写入操作需要先进行擦除操作。 ? NAND的擦除单元更小,相应的擦除电路更少。 接口差别 NOR flash带有SRAM接口,有足够的地址引脚来寻址,可以很容易地存取其内部的每一个字节。 NAND器件使用复杂的I/O口来串行地存取数据,各个产品或厂商的方法可能各不相同。8个引脚用来传送控制、地址和数据信息。 NAND读和写操作采用512字节的块,这一点有点像硬盘管理此类操作,很自然地,基于NAND的存储器就可以取代硬盘或其他块设备。 容量和成本 NANDflash的单元尺寸几乎是NOR器件的一半,由于生产过程更为简单,NAND结构可以在给定的模具尺寸内提供更高的容量,也就相应地降低了价格。 NORflash占据了容量为1,16MB闪存市场的大部分,而NANDflash只是用在8,128MB的产品当中,这也说明NOR主要应用在代码存储介质中,NAND适合于数据存储,NAND在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和MMC存储卡市场上所占份额最大。 可靠性和耐用性 采用flahs介质时一个需要重点考虑的问题是可靠性。对于需要扩展MTBF的系统来说,Flash是非常合适的存储方案。可以从寿命(耐用性)、位交换和坏块处理三个方面来比较NOR和NAND的可靠性。 寿命(耐用性) 在NAND闪存中每个块的最大擦写次数是一百万次,而NOR的擦写次数是十万次。NAND存储器除了具有10比1的块擦除周期优势,典型的NAND块尺寸要比NOR器件小8倍,每个NAND存储器块在给定的时间内的删除次数要少一些。 位交换 所有flash器件都受位交换现象的困扰。在某些情况下(很少见,NAND发生的次数要比NOR多),一个比特位会发生反转或被 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 反转了。 一位的变化可能不很明显,但是如果发生在一个关键文件上,这个小小的故障可能导致系统停机。如果只是报告有问题,多读几次就可能解决了。 当然,如果这个位真的改变了,就必须采用错误探测/错误更正(EDC/ECC)算法。位反转的问题更多见于NAND闪存,NAND的供应商建议使用NAND闪存的时候,同时使用EDC/ECC算法。 这个问题对于用NAND存储多媒体信息时倒不是致命的。当然,如果用本地存储设备来存储操作系统、配置文件或其他敏感信息时,必须使用EDC/ECC系统以确保可靠性。 坏块处理 NAND器件中的坏块是随机分布的。以前也曾有过消除坏块的努力,但发现成品率太低,代价太高,根本不划算。 NAND器件需要对介质进行初始化扫描以发现坏块,并将坏块标记为不可用。在已制成的器件中,如果通过可靠的方法不能进行这项处理,将导致高故障率。 易于使用 可以非常直接地使用基于NOR的闪存,可以像其他存储器那样连接,并可以在上面直接运行代码。 由于需要I/O接口,NAND要复杂得多。各种NAND器件的存取方法因厂家而异。 在使用NAND器件时,必须先写入驱动程序,才能继续执行其他操作。向NAND器件写入信息需要相当的技巧,因为设计师绝不能向坏块写入,这就意味着在NAND器件上自始至终都必须进行虚拟映射。 软件支持 当讨论软件支持的时候,应该区别基本的读/写/擦操作和高一级的用于磁盘仿真和闪存管理算法的软件, Nand Flash结构与读写分析及Nand Flash寻址方式 Nand Flash结构与读写分析 NAND Flash 的数据是以bit 的方式保存在memory cell，一般来说，一个cell 中只能存储一个bit。这些cell 以8 个或者16 个为单位，连成bit line，形成所谓的byte(x8)/word(x16)，这就是NAND Device 的位宽。这些Line 会再组成Page，(Nand Flash 有多种结构，我使用的Nand Flash 是K9F1208,下面内容针对三星的K9F1208U0M)，每页528Byte，每32 个page 形成一个Block， Sizeof(block)=16kByte 。1 block=16kbyte，512Mbit=64Mbyte，Numberof(block)=1024 1block=32page, 1page=528byte=512byte(Main Area)+16byte(Spare Area) Nand flash 以页为单位读写数据，而以块为单位擦除数据。按照这样的组织方式可以形成所谓的三类地址: --Block Address -- Page Address --Column Address(即为页内偏移地址) 对于NAND Flash 来讲，地址和命令只能在I/O[7:0]上传递，数据宽度是8 位。 512byte需要9bit来表示，对于528byte系列的NAND，这512byte被分成1st half和2nd half,各自的访问由地址指针命令来选择，A[7:0]就是所谓的column address。32 个page 需要5bit 来表示，占用A[13:9]，即该page 在块内的相对地址。Block的地址是由A14 以上的bit 来表示，例如512Mb 的NAND，共4096block，因此，需要12 个bit 来表示，即A[25:14]，如果是1Gbit 的528byte/page的NAND Flash，则block address用A[26:14]表示。而page address就是blcok address|page address in block, NAND Flash 的地址表示为: Block Address|Page Address in block|halfpage pointer|Column Address 地址传送顺序是Column Address,Page Address,Block Address。 由于地址只能在I/O[7:0]上传递，因此，必须采用移位的方式进行。 例如，对于512Mbit x8 的NAND flash，地址范围是0~0x3FF_FFFF，只要是这个范围内的数值表示的地址都是有效的。以NAND_ADDR 为例: 第1 步是传递column address，就是NAND_ADDR[7:0]，不需移位即可传递到I/O[7:0]上，而halfpage pointer 即bit8 是由操作指令决定的，即指令决定在哪个halfpage 上进行读写。而真正的bit8 的值是don\'t care 的。 第2 步就是将NAND_ADDR 右移9 位，将NAND_ADDR[16:9]传到I/O[7:0]上 第3 步将NAND_ADDR[24:17]放到I/O 上 第4 步需要将NAND_ADDR[25]放到I/O 上 因此，整个地址传递过程需要4 步才能完成，即4-step addressing。 如果NAND Flash 的容量是256Mbit 以下，那么，block adress 最高位只到bit24，因此寻址 只需要3 步。 下面，就x16 的NAND flash 器件稍微进行一下说明。 由于一个page 的main area 的容量为256word，仍相当于512byte。但是，这个时候没有所谓 的1st halfpage 和2nd halfpage 之分了，所以，bit8就变得没有意义了，也就是这个时候 bit8 完全不用管，地址传递仍然和x8 器件相同。除了，这一点之外，x16 的NAND使用方法和 x8 的使用方法完全相同。 norflash和nandflash的区别 norflash中可以运行程序，nandflash不可以 Nor flash按sector可擦除，按bit可读写。Nand Flash按Block可擦除，按Page可读写。 最主要是寻址方式不同 **************************************************************************** ***************************************************** Nand Flash 寻址方式 NAND Flash的寻址方式和NAND Flash的memory组织方式紧密相关。NAND Flash的数据是以bit的方式保存在memory cell，一般来说，一个cell中只能存储一个bit。这些cell以8个或者16个为单位，连成bit line，形成所谓的byte(x8)/word(x16)，这就是NAND Device的位宽。 这些Line会再组成Page，通常是528Byte/page或者264Word/page。然后，每32个page形成一个Block，Sizeof(block)=16kByte. Block是NAND Flash中最大的操作单元，擦除就是按照block为单位完成的，而 编程/读取是按照page为单位完成的。 所以，按照这样的组织方式可以形成所谓的三类地址: -Block Address -Page Address -Column Address 首先，必须清楚一点，对于NAND Flash来讲，地址和命令只能在I/O[7:0]上传递，数据宽度可以是8位或者16位，但是，对于x16的NAND Device，I/O[15:8]只用于传递数据。 清楚了这一点，我们就可以开始分析NAND Flash的寻址方式了。 以528Byte/page 总容量512Mbit+512kbyte的NAND器件为例: 因为, 1 block=16kbyte， 512Mbit=64Mbyte， Numberof(block)=1024 1block=32page, 1page=528byte=512byte(Main Area)+16byte(Spare Area) 用户数据保存在main area中。 512byte需要9bit来表示，对于528byte系列的NAND，这512byte被分成1st half和2nd half,各自的访问由所谓的pointer operation命令来选择，也就是选择了bit8的高低。因此A8就是halfpage pointer，A[7:0]就是所谓的column address。 32个page需要5bit来表示，占用A[13:9]，即该page在块内的相对地址。Block的地址是由A14以上的bit来表示，例如512Mb 的NAND，共4096block，因此，需要12个bit来表示，即A[25:14]，如果是1Gbit的528byte/page的NAND Flash，共8192个block，则block address用A[26:14]表示。而page address就是blcok address|page address in block NAND Flash的地址表示为: Block Address|Page Address in block|halfpage pointer|Column Address 地址传送顺序是Column Address,Page Address,Block Address。 由于地址只能在I/O[7:0]上传递，因此，必须采用移位的方式进行。 例如，对于512Mbit x8的NAND flash，地址范围是0~0x3FF_FFFF，只要是这个范围内的数值表示的地址都是有效的。 以NAND_ADDR为例: 第1步是传递column address，就是NAND_ADDR[7:0]，不需移位即可传递到I/O[7:0]上而halfpage pointer即bit8是由操作指令决定的，即指令决定在哪个halfpage上进行读写，而真正的bit8的值是don't care的。 第2步就是将NAND_ADDR右移9位，将NAND_ADDR[16:9]传到I/O[7:0]上; 第3步将NAND_ADDR[24:17]放到I/O上; 第4步需要将NAND_ADDR[25]放到I/O上; 因此，整个地址传递过程需要4步才能完成，即4-step addressing。 如果NAND Flash的容量是256Mbit以下，那么，block adress最高位只到bit24，因此寻址只需要3步