在正式開始介紹之前,給大家介紹一款非常易用穩定的Flash:CS創世 SD NAND。具備如下特點:
1,免驅動使用;2,可機貼;3,尺寸小巧。6*8mm,LGA-8封裝;
4,擦寫壽命長;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
我們把存儲產品大概分為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內部,遙控器,電風扇等小家電里。用來存儲一些基礎信息。
二,NOR Flash
是目前應用領域最廣泛的一種存儲芯片了.基本上主流的電子產品里都有使用。甚至我們手機攝像頭內部,屏幕驅動電路板上都會用到。主要用來存儲代碼和一些比較小的數據文件。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。好處在于比較簡單易用。甚至可以直接用地址訪問到數據,不需要建立文件系統。
三,NAND Flash
應該是目前最熱門的存儲芯片了。因為生活中經常使用的電子產品都會涉及到它。比如你買手機,肯定會考慮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產品的固態硬盤)。這里從如下幾方面做一個分類:
3.1 內部材質
NAND FLASH從材質上可以分為SLC/MLC/TLC/QLC,本質區別就是在最小的存儲單元內能存放多少bit的信息。SLC(2bit)/MLC(4bit)/ TLC(8bit)/ QLC(16bit). 這樣晶圓的存儲密度會翻倍。這4種晶圓的特點如下:
可以看到從SLC 到QLC 擦寫壽命越來越短,性能和品質越來越差。目前我們主流的消費類電子產品使用的大容量產品,基本都是TLC/QLC了。比如手機,筆記本里的固態硬盤。
3.2 生產工藝
目前主要有2D和3D。主流生產工藝已經升級到3D了。2D和3D區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密度N倍的增長。最近幾年手機,筆記本的主流容量都在變大跟產業使用了3D工藝有直接關系。
3.3 使用特點/管理機制
NAND Flash產品本身存在一定的特性,要正常使用,必須配備對應的管理機制。主要有:
1,NAND Flash存在位翻轉和位偏移。本來存儲的是0101的數據,有一定概率會變成1010。這個時候就需要配備EDC/ECC機制;
2,NAND Flash出廠時會有壞塊(不用驚訝,原廠出廠的時候都會標識出來,而且比例是很低),在使用當中也可能產生壞塊。因此需要配備 動態和靜態壞塊管理機制;
3,NAND Flash有寫入壽命的限制。每個塊都有擦寫壽命。因此需要配備 平均讀寫機制。讓整體的塊能夠均衡的被使用到;
4,NAND Flash是先擦后寫,集中擦寫的強電流會對周邊塊有影響等。需要配備 垃圾回收,均衡電荷散射機制等。
CS創世 SD NAND把這些算法都集成到內部了。示意圖如下
3.4 產品分類
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Raw NAND本質上是把NAND Flash晶圓的Pad點引出來,封裝成TSOP48/BGA等顆粒。 由于里面不帶控制器,針對NAND Flash的各種管理算法都需要在CPU端來做,一來會涉及到寫驅動的問題;二來會增加CPU的負荷。帶控制器的產品,分為芯片類和模組類兩種。由于產品的設計初衷不一樣,導致兩類產品的品質要求有很大區別。
芯片類產品有SD NAND,eMMC, SPI NAND. 他們共同特點是內部都帶了針對NAND Flash的管理機制。相對來說可以減輕CPU的負荷。但SPI NAND除外,它內部只帶了部分管理算法,因此還是需要寫驅動。 模組類產品主流的有TF/SD卡,SSD,U盤等。具體可以看下圖