1 定義
是一種非易失性、可編程、基于芯片的高速存儲(chǔ)技術(shù),即使斷電也能保留數(shù)據(jù)。閃存主要有兩種類型:分別是和NOR。NOR Flash和NAND Flash的發(fā)明者是東芝公司的桀岡富士雄。他在1971年加入東芝公司后,受到EEPROM的啟發(fā),于1980年發(fā)明了NOR Flash。隨后,他在1986年發(fā)明了NAND Flash,大大降低了制造成本。
2 存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)
2.1 NOR Flash
采用隨機(jī)存取架構(gòu),可以按字節(jié)(Byte)或字(Word)訪問數(shù)據(jù)。優(yōu)化為快速隨機(jī)讀取,適合存儲(chǔ)固件和代碼。通過并行接口訪問,存儲(chǔ)密度低,成本較高。
2.2 NAND Flash
數(shù)據(jù)以塊為單位存儲(chǔ),塊內(nèi)包含多個(gè)頁(yè)(通常是 512B、2KB、4KB 或更多)。優(yōu)化為高密度存儲(chǔ),適合連續(xù)讀取和寫入。通過串行接口訪問,存儲(chǔ)密度高,成本較低。且存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)分2D和3D兩種形態(tài)
2.3 2D(平面) NAND
2D NAND 容量增長(zhǎng)受到有限寬度和長(zhǎng)度尺寸內(nèi)可以容納多少存儲(chǔ)單元的限制。由于存儲(chǔ)單元只能在一個(gè)平面上布置,隨著存儲(chǔ)容量的增加,每個(gè)存儲(chǔ)單元的面積變小,導(dǎo)致存儲(chǔ)單元之間的相互影響增加,容易產(chǎn)生電荷干擾和數(shù)據(jù)損失。
2.4 3D NAND
為了提高NAND設(shè)備的容量,使用多層垂直堆疊,以實(shí)現(xiàn)更高的密度、更低的功耗、更好的耐用性、更快的讀寫速度和更低的成本。由于將如此多的垂直單元封裝成較小的寬度和長(zhǎng)度尺寸,因此 3D NAND 在相同的長(zhǎng)度和寬度尺寸下具有比 2D NAND 更大的容量。字線層數(shù)可以增加到400多層,內(nèi)存密度非常高,達(dá)到28.2Gbit/mm2。
2.5 NAND Flash技術(shù)類型
NAND Flash閃存技術(shù)類型有SLC(2bit)、MLC(4bit)、TLC(8bit)、QLC(16bit)。
2.5.1 SLC(Single-Level Cell)
每個(gè)單元存儲(chǔ)1比特?cái)?shù)據(jù),提供最快的寫入和檢索速度,同時(shí)擁有最高的耐久性和長(zhǎng)達(dá)10萬個(gè)P/E周期。然而,由于其低數(shù)據(jù)密度,SLC也是成本最高的閃存類型,通常用于需要極高耐久性的應(yīng)用,如服務(wù)器和軍工設(shè)備。
2.5.2 MLC(Multi-Level Cell)
每個(gè)單元存儲(chǔ)2比特?cái)?shù)據(jù),提供比SLC更高的數(shù)據(jù)密度和更大的存儲(chǔ)容量。盡管其耐久性較低,約有1萬個(gè)P/E周期,但在許多應(yīng)用中仍被視為一個(gè)平衡了性能和成本的有效選擇。MLC在服務(wù)器和工業(yè)級(jí)應(yīng)用中較為常見。
2.5.3 TLC(Trinary-Level Cell)
每個(gè)單元存儲(chǔ)3比特?cái)?shù)據(jù),進(jìn)一步增加了存儲(chǔ)容量,但犧牲了性能和耐久性。TLC的P/E周期通常限制在3000次左右。由于其較低的成本和適中的性能,TLC已成為消費(fèi)電子產(chǎn)品中最具成本效益的存儲(chǔ)解決方案。
2.5.4 QLC(Quad-Level Cell)
每個(gè)單元存儲(chǔ)4比特?cái)?shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)了更高的存儲(chǔ)容量,但導(dǎo)致了更低的性能和耐久性,其P/E周期通常僅為1000次。盡管如此,QLC的價(jià)格優(yōu)勢(shì)使其成為大容量消費(fèi)級(jí)的一個(gè)有吸引力的選擇。
NOR Flash閃存中每個(gè)塊的擦寫次數(shù)是十萬次。NAND Flash閃存中每個(gè)塊的最大擦寫次數(shù)是一百萬次。
4 應(yīng)用場(chǎng)景
NOR Flash閃存通常用于嵌入式系統(tǒng)和單片機(jī)(消費(fèi)電子、物聯(lián)網(wǎng)、車載與工業(yè)領(lǐng)域)等。
Nand Flash閃存用于數(shù)碼相機(jī)、智能手機(jī)、平板電腦、儲(chǔ)存卡、和計(jì)算機(jī)設(shè)備等。
5 性能特點(diǎn)
閃存將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在由金屬氧化物半導(dǎo)體是浮柵晶體管(FGT)定義的存儲(chǔ)單元陣列中,該晶體管存儲(chǔ)二進(jìn)制數(shù)據(jù) 1 或 0。每個(gè)晶體管都有兩個(gè)柵極,分別是控制柵極和浮動(dòng)?xùn)艠O。
與DRAM內(nèi)存不同,NAND在斷電后也能夠儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。閃存斷電時(shí),浮柵晶體管 (FGT) 的金屬氧化物半導(dǎo)體會(huì)向存儲(chǔ)單元供電,保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性。NAND單元陣列存儲(chǔ)1到4位數(shù)據(jù)。
NOR Flash存儲(chǔ)容量較小(256MB以內(nèi)),讀速度快,寫速度慢等特點(diǎn),適用于較小的程序和數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)。
NAND Flash存儲(chǔ)器容量較大,讀速度慢,寫速度快等特點(diǎn),適用于大量的數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)。