在正式開始介紹之前,給大家介紹一款非常易用穩(wěn)定的Flash:CS創(chuàng)世 SD NAND。具備如下特點(diǎn):
1,免驅(qū)動(dòng)使用;2,可機(jī)貼;3,尺寸小巧。6*8mm,LGA-8封裝;
4,擦寫壽命長(zhǎng);5,耐高低溫沖擊;6,容量適宜(128MB~4GB)
具體可以可以看鏈接:http://www.longsto.com/product/31.html
我們把存儲(chǔ)產(chǎn)品大概分為E2PROM,NOR,NAND 3類,他們框架如下:
一,E2PROM
容量非常小,目前存在于一些MCU內(nèi)部,遙控器,電風(fēng)扇等小家電里。用來存儲(chǔ)一些基礎(chǔ)信息。
二,NOR Flash
是目前應(yīng)用領(lǐng)域最廣泛的一種存儲(chǔ)芯片了.基本上主流的電子產(chǎn)品里都有使用。甚至我們手機(jī)攝像頭內(nèi)部,屏幕驅(qū)動(dòng)電路板上都會(huì)用到。主要用來存儲(chǔ)代碼和一些比較小的數(shù)據(jù)文件。主流是SPI NOR接口; 主流容量:1Mbit~128Mbit; 封裝:SOP-8居多,也有更小的;尺寸也都比較小。
NOR Flash架構(gòu)決定了它的容量不能做大,而且讀取速度比較慢。好處在于比較簡(jiǎn)單易用。甚至可以直接用地址訪問到數(shù)據(jù),不需要建立文件系統(tǒng)。
三,NAND Flash
應(yīng)該是目前最熱門的存儲(chǔ)芯片了。因?yàn)樯钪薪?jīng)常使用的電子產(chǎn)品都會(huì)涉及到它。比如你買手機(jī),肯定會(huì)考慮64GB,還是256GB?買筆記本是買256GB,還是512GB容量的硬盤呢?(目前電腦大部分采用了基于NAND Flash產(chǎn)品的固態(tài)硬盤)。這里從如下幾方面做一個(gè)分類:
3.1 內(nèi)部材質(zhì)
NAND FLASH從材質(zhì)上可以分為SLC/MLC/TLC/QLC,本質(zhì)區(qū)別就是在最小的存儲(chǔ)單元內(nèi)能存放多少bit的信息。SLC(2bit)/MLC(4bit)/ TLC(8bit)/ QLC(16bit). 這樣晶圓的存儲(chǔ)密度會(huì)翻倍。這4種晶圓的特點(diǎn)如下:
可以看到從SLC 到QLC 擦寫壽命越來越短,性能和品質(zhì)越來越差。目前我們主流的消費(fèi)類電子產(chǎn)品使用的大容量產(chǎn)品,基本都是TLC/QLC了。比如手機(jī),筆記本里的固態(tài)硬盤。
3.2 生產(chǎn)工藝
目前主要有2D和3D。主流生產(chǎn)工藝已經(jīng)升級(jí)到3D了。2D和3D區(qū)別可以看如下的示意圖:
可以理解2D工藝就是老的磚瓦房,3D工藝就是摩天大樓。帶來的最大好處就是存儲(chǔ)密度N倍的增長(zhǎng)。最近幾年手機(jī),筆記本的主流容量都在變大跟產(chǎn)業(yè)使用了3D工藝有直接關(guān)系。
3.3 使用特點(diǎn)/管理機(jī)制
NAND Flash產(chǎn)品本身存在一定的特性,要正常使用,必須配備對(duì)應(yīng)的管理機(jī)制。主要有:
1,NAND Flash存在位翻轉(zhuǎn)和位偏移。本來存儲(chǔ)的是0101的數(shù)據(jù),有一定概率會(huì)變成1010。這個(gè)時(shí)候就需要配備EDC/ECC機(jī)制;
2,NAND Flash出廠時(shí)會(huì)有壞塊(不用驚訝,原廠出廠的時(shí)候都會(huì)標(biāo)識(shí)出來,而且比例是很低),在使用當(dāng)中也可能產(chǎn)生壞塊。因此需要配備 動(dòng)態(tài)和靜態(tài)壞塊管理機(jī)制;
3,NAND Flash有寫入壽命的限制。每個(gè)塊都有擦寫壽命。因此需要配備 平均讀寫機(jī)制。讓整體的塊能夠均衡的被使用到;
4,NAND Flash是先擦后寫,集中擦寫的強(qiáng)電流會(huì)對(duì)周邊塊有影響等。需要配備 垃圾回收,均衡電荷散射機(jī)制等。
CS創(chuàng)世 SD NAND把這些算法都集成到內(nèi)部了。示意圖如下
3.4 產(chǎn)品分類
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Raw NAND本質(zhì)上是把NAND Flash晶圓的Pad點(diǎn)引出來,封裝成TSOP48/BGA等顆粒。 由于里面不帶控制器,針對(duì)NAND Flash的各種管理算法都需要在CPU端來做,一來會(huì)涉及到寫驅(qū)動(dòng)的問題;二來會(huì)增加CPU的負(fù)荷。帶控制器的產(chǎn)品,分為芯片類和模組類兩種。由于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)初衷不一樣,導(dǎo)致兩類產(chǎn)品的品質(zhì)要求有很大區(qū)別。
芯片類產(chǎn)品有SD NAND,eMMC, SPI NAND. 他們共同特點(diǎn)是內(nèi)部都帶了針對(duì)NAND Flash的管理機(jī)制。相對(duì)來說可以減輕CPU的負(fù)荷。但SPI NAND除外,它內(nèi)部只帶了部分管理算法,因此還是需要寫驅(qū)動(dòng)。 模組類產(chǎn)品主流的有TF/SD卡,SSD,U盤等。具體可以看下圖