nor
和nand
是現在市場上兩種主要的非易失快閃儲存器技術。
intel
於1988
年首先開發出
nor flash
技術,徹底改變了原先由
eprom
和eeprom
一統天下的局面。緊接著,
1989
年,東芝公司發表了
nand flash
結構,強調降低每位元的成本,更高的效能,並且象磁碟一樣可以通過介面輕鬆公升級。
一、儲存資料的原理
兩種快閃儲存器都是用三端器件作為儲存單元,分別為源極、漏極和柵極,與場效電晶體的工作原理相同,主要是利用電場的效應來控制源極與漏極之間的通斷,柵極的
電流消耗極小,不同的是場效電晶體為單柵極結構,而
flash
為雙柵極結構,在柵極與矽襯底之間增加了乙個浮置柵極。
浮置柵極是由氮化物夾在兩層二氧化矽材料之間構成的,中間的氮化物就是可以儲存電荷的電荷勢阱。上下兩層氧化物的厚度大於
50埃,以避免發生擊穿。
二、浮柵的重放電
向資料單元內寫入資料的過程就是向電荷勢阱注入電荷的過程,寫入資料有兩種技術,熱電子注入
(hot electron injection)
和f-n
隧道效應
(fowler nordheim tunneling)
,前一種是通過源極給浮柵充電,後一種是通過矽基層給浮柵充電。
nor型
flash
通過熱電子注入方式給浮柵充電,而
nand
則通過f-n
隧道效應給浮柵充電。
在寫入新資料之前,必須先將原來的資料擦除,這點跟硬碟不同,也就是將浮柵的電荷放掉,兩種
flash
都是通過
f-n隧道效應放電。
三、連線和編址方式
兩種flash
具有相同的儲存單元,工作原理也一樣,為了縮短訪問時間並不是對每個單元進行單獨的訪問操作,而是對一定數量的訪問單元進行集體操作,
nand
型flash
各儲存單元之間是串聯的,而
nor型
flash
各單元之間是併聯的;為了對全部的儲存單元有效管理,必須對儲存單元進行統一編址。
nand
器件使用復用的i/o口訪問資料,8個引腳分時用來傳送控制、位址和資料資訊。
nand
的全部儲存單元分為若干個塊,每個塊又分為若干個頁,每個頁是
512byte
,就是512個8
位數,就是說每個頁有
512條位線,每條位線下有
8個儲存單元;所以
nand
每次讀取資料時都是制定塊位址、頁位址、列位址
(列位址就是讀的頁內起始位址
)。每頁儲存的資料正好跟硬碟的乙個扇區儲存的資料相同,這是設計時為了方便與磁碟進行資料交換而特意安排的,那麼塊就類似硬碟的簇;容量不同,塊的數量不同,組成塊的頁的數量也不同。
nand flash
的讀寫操作是以頁為基本單位,
寫入資料也是首先在頁面緩衝區內緩衝,資料首先寫入這裡,再寫命令後,再統一寫入頁內,因此每次改寫乙個位元組,都要重寫整個頁,因為它只支援頁寫,而且如果頁內有未擦除的部分,則無法程式設計,在寫入前必須保證頁是空的。
nor的每個儲存單元以併聯的方式連線到位線,
它帶有sram介面,有足夠的位址引腳來定址,可以很容易地訪問其內部的每乙個位元組。方便對每一位進行隨機訪問,它不需要驅動;具有專用的位址線,可以實現一次性的直接定址;縮短了
flash
對處理器指令的執行時間。
四、效能
1、速度
在寫資料和擦除資料時,
nand
由於支援整塊擦寫操作,所以速度比
nor要快得多,兩者相差近千倍;讀取時,由於
nand
要先向晶元傳送位址資訊進行定址才能開始讀寫資料,而它的位址資訊包括塊號、塊內頁號和頁內位元組號等部分,要順序選擇才能定位到要操作的位元組;這樣每進行一次資料訪問需要經過三次定址,至少要三個時鐘週期。
nor flash
的操作則是以字或位元組為單位進行的,直接讀取,所以讀取資料時,
nor有明顯優勢。但擦除是扇區操作的。
2、容量和成本
nor型
flash
的每個儲存單元與位線相連,增加了晶元內位線的數量,不利於儲存密度的提高。所以在面積和工藝相同的情況下,
nand
型flash
的容量比
nor要大得多,生產成本更低,也更容易生產大容量的晶元。
nor flash
佔據了容量為1~
16mb
快閃儲存器市場的大部分,而
nand flash
只是用在8~
128mb
的產品當中,這也說明
nor主要應用在**儲存介質中,
nand
適合於資料儲存,
nand
在compactflash
、secure digital
、pc cards
和mmc
儲存卡市場上所佔份額最大。
3、易用性
nand flash的
i/o埠採用復用的資料線和位址線,必須先通過暫存器序列地進行資料訪問,各個產品或廠商對訊號的定義不同,增加了應用的難度;
在使用nand器件時,必須先寫入驅動程式,才能繼續執行其他操作。向nand器件寫入資訊需要相當的技巧,因為設計師絕不能向壞塊寫入,這就意味著在nand器件上自始至終都必須進行虛擬對映。
nor flash
有專用的位址引腳來定址,較容易與其它晶元進行連線,另外還支援本地執行,應用程式可以直接在
flash
內部執行,可以簡化產品設計。
4、可靠性
nand flash相鄰單元之間較易發生位翻轉而導致壞塊出現,而且是隨機分布的,如果想在生產過程中消除壞塊會導致成品率太低、價效比很差,所以在出廠前要在高溫、高壓條件下檢測生產過程中產生的壞塊,寫入壞塊標記,防止使用時向壞塊寫入資料;但在使用過程中還難免產生新的壞塊,所以在使用的時候要配合
edc/ecc(
錯誤探測
/錯誤更正)和
bbm(
壞塊管理
)等軟體措施來保障資料的可靠性。壞塊管理軟體能夠發現並更換乙個讀寫失敗的區塊,將資料複製到乙個有效的區塊。
5、耐久性
flash由於寫入和擦除資料時會導致介質的氧化降解,導致晶元老化,在這個方面
nor尤甚,所以並不適合頻繁地擦寫,
nand
的擦寫次數是
100萬次,而
nor只有
10萬次。
nand flash啟動和nor flash啟動
1 nor flash啟動 cpu看到的0位址是在nor flash上 1 把bootloader燒寫在nor flash的0位址 2 上電時,從nor flash的0位址開始執行。3 比較大時需重定位,重定位時,把 從nor flash 複製到sdram上的鏈結位址 程式執行時應該位於的地方 2 ...
nand flash和nor flash啟動區別
1 介面區別 nor flash位址線和資料線分開,來了位址和控制訊號,資料就出來。nand flash位址線和資料線在一起,需要用程式來控制,才能出資料。通俗的說,就是光給位址不行,要先命令,再給位址,才能讀到nand的資料。而且都是在乙個匯流排完成的。結論是 arm無法從nand直接啟動。除非裝...
NANDFLASH 和NORFLASH的區別
nor和nand是現在市場上兩種主要的非易失快閃儲存器技術。intel於1988年首先開發出nor flash技術,徹底改變了原先由eprom和eeprom一統天下的局面。緊接著,1989年,東芝公司發表了nand flash結構,強調降低每位元的成本,更高的效能,並且象磁碟一樣可以通過介面輕鬆公升...