SLC和MLC快閃儲存器nand flsah的區別和歷史

2021-06-04 00:37:37 字數 2583 閱讀 8704

flash快閃儲存器是非易失性儲存器,這是相對於sdram等儲存器所說的。即儲存器斷電後,內部的資料仍然可以儲存。flash根據技術方式分為nand 、nor flash和ag-and flash,而u盤和***中最常用的記憶體就是nand flash。

nand flash也有幾種,根據技術方式,分為slc、mcl、mirrorbit等三種。slc是single level cell的縮寫,意為每個儲存單元中只有1bit資料。而mlc就是multi-level-cell,意為該技術允許2 bit的資料儲存在乙個儲存單元當中。而mirrorbit則是每個儲存單元中只有4bit資料。

slc的技術儲存比較穩定,slc的技術也最為成熟。然而mlc可以在乙個單元中有2bit資料,這樣同樣大小的晶圓就可以存放更多的資料,也就是成本相同的情況下,容量可以做的更大,這也是同樣容量,mlc**比slc低很多的原因。通常情況下相同容量的mlc和slc,mlc的**比slc低30%~40%,有些甚至更低。

區分slc(停產)和mlc(現在主流,分新老製程,60nm 和56/50nm )

1、 看flash的型號:根據flash的命名規則,進行區分。

2、 測試讀寫速度:slc的非常快,mlc的很慢。

slc快閃儲存器:即單層式儲存 (single level cell;slc),包括三星電子、hynix、美光(micron)以及東芝都是此技術使用者

mlc快閃儲存器:多層式儲存(multi level cell;mlc),目前有東芝、renesas、三星使用,英飛凌(infineon)與saifun semiconductors合資利用nrom技術所共同開發的多位儲存(multi bit cell;mbc)。mlc是英特爾(intel)在2023年9月最先開發成功的,其作用是將兩個單位的資訊存入乙個floating gate,快閃儲存器儲存單元中存放電荷的部分),然後利用不同電位(level)的電荷,透過記憶體儲存的電壓控制精準讀寫,假設以4種電壓控制、1個電晶體可訪問2bits的資料,若是控制8種電壓就可以訪問3 bits的資料,使flash 的容量大幅提公升,類似rambus的qrsl技術,通過精確控制floating gat上的電荷數量,使其呈現出4種不同的儲存狀態,每種狀態代表兩個二進位制數值(從00到11)。

三星與東芝這兩家flash(快閃儲存器)製造商長期統治著快速增長 的nand flash市場。其中三星屬於最大的玩家,不斷採用先進工藝尺寸,以維持競爭優勢。本次主要對這兩家公司的最新快閃儲存器進行比較,同時也兼顧與hynix、美光和英特爾等公司的比照。

從歷史來看,三星將研發重點集中在了單層單元(slc)上。slc架構中每個快閃儲存器單元只能儲存1個位元的資訊。而東芝在轉向先進工藝技術方面同樣積極,不過其競爭優勢在於多層單元(nand快閃儲存器方面的設計經驗和能力。mlc快閃儲存器在每個儲存單元儲存2個位元的資訊,使得東芝可在給定面積的矽片上儲存更多的位元資訊,並在儲存器尺寸既定的情況下降低生產成本。因此,儘管東芝在工藝技術上可能落後於三星,但在裸片密度上仍是領跑者。

東芝的mlc快閃儲存器已經歷經數代,其中包括新近發布的採用70nm工藝的8gb快閃儲存器。2023年,東芝曾採用90nm技術與三星的73nm技術展開肉搏。東芝90nm mlc快閃儲存器的位元密度為29mb/mm2,遠遠高於三星73nm快閃儲存器的25.8mb/mm2的位元密度。

在儲存密度固定時,東芝甚至擁有比三星更小的裸片尺寸。例如,東芝90nm工藝生產的4gb nand快閃儲存器的 裸片尺寸為138mmsup>2,與之相比,三星73nm工藝生產的4gb nand快閃儲存器尺寸則為156mmsup>2。這使得東芝在成本方面更具競爭力。在用於檔案儲存方面,nand快閃儲存器不可避免地面臨**戰,我們也常常 聽到,只有**領導者才會贏得ipod設計中標。

雖然mlc在某些方面獲得相當的認可,但如今對快閃儲存器晶元的狂熱需求模糊了業界的視線。儲存卡製造商需要**低廉的晶元,但他們也需要穩定 的供貨。正是基於這個原因,據報道,去年kingston已就購買slc晶元作為第二貨源與三星進行了商談。他們商討該協議時,全然不顧mlc方案的成本 比slc要低30%。

長期以來,三星都在鼓吹slc而非mlc型nand快閃儲存器, 不過2023年和2023年該公司提交給國際固態電路大會(isscc)上提交的mlc技術**,標誌著該公司的觀點發生了變化。雖然在三星的**上仍舊 沒有任何有關mlc快閃儲存器的營銷資訊,但該公司的確已生產出了4gb mlc nand快閃儲存器晶元。雖然我們已對該晶元的樣品進行了分析,但要在市場中找到其樣品仍舊非常困難。其裸片尺寸是156mm2,同東芝採用90nm工藝的mlc型4gb nand快閃儲存器相比,還是大了18mm2,因此要能與東芝相匹敵,三星在其下一代nand mlc技術上還需要改進。

除了三星,hynix等其他儲存器製造商也在向mlc快閃儲存器邁進。雖然東芝憑藉多年的技術積累而在mlc技術上佔據優勢,但英特爾與美光科技的合資企業im flash也有能力結合英特爾mlc技術與美光的nand快閃儲存器,從而在mlc型nand快閃儲存器領域迅猛發展。

mlc快閃儲存器技術並非沒有不足,實際上,在採用先進工藝生產mlc快閃儲存器方面困難重重。隨著快閃儲存器技術的演進,在浮動柵(floating gate)中儲存的電荷總量減少了,使得檢測儲存的資訊變得更加困難,尤其是對mlc晶元而言,它需要識別四個電壓值,而非兩個。儘管如此,據報道,東芝 在70nm工藝中能夠保證採用與90nm技術相同的**糾錯方案。這顯示該公司並沒有放慢mlc技術縮放的步伐,最少是就現在而言。

此外,與slc快閃儲存器相比,mlc快閃儲存器在可靠性方面存在不足。雖然對於消費者而言,可靠性不是他們關注的核心問題,但在其它消費市場卻顯然是乙個弊端。

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