原创 什么是 NAND Flash

NOR和NAND是现在市场上两种主要的非易失闪存技术。Intel于1988年首先开发出NOR
flash技术，彻底改变了原先由EPROM和EEPROM一统
天下的局面。紧接着，1989年，东芝公司发表了NAND flash结构，强调降低每比特的成
本，更高的性能，并且象磁盘一样可以通过接口
轻松升级。但是经过了十多年之后，仍然有相当多的硬件工程师分不清NOR和NAND闪存。

　　相"flash存储器"经常可以与相"NOR存储器"互换使用。许多业内人士也搞不清
楚NAND闪存技术相对于NOR技术的优越之处，因
为大多数情况下闪存只是用来存储少量的代码，这时NOR闪存更适合一些。而NAND则是高
数据存储密度的理想解决方案。
　　NOR的特点是芯片内执行(XIP, eXecute In Place)，这样应用程序可以直接在flash
闪存内运行，不必再把代码读到系统RAM中。
NOR的传输效率很高，在1～4MB的小容量时具有很高的成本效益，但是很低的写入和擦除
速度大大影响了它的性能。
　　NAND结构能提供极高的单元密度，可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度也
很快。应用NAND的困难在于flash的管理和需要
特殊的系统接口。

性能比较
　　flash闪存是非易失存储器，可以对称为块的存储器单元块进行擦写和再编程。任何
flash器件的写入操作只能在空或已擦除的单元
内进行，所以大多数情况下，在进行写入操作之前必须先执行擦除。NAND器件执行擦除
操作是十分简单的，而NOR则要求在进行擦除前
先要将目标块内所有的位都写为0。
　　由于擦除NOR器件时是以64～128KB的块进行的，执行一个写入/擦除操作的时间为5s
，与此相反，擦除NAND器件是以8～32KB的块进
行的，执行相同的操作最多只需要4ms。
　　执行擦除时块尺寸的不同进一步拉大了NOR和NADN之间的性能差距，统计表明，对于
给定的一套写入操作(尤其是更新小文件时)，
更多的擦除操作必须在基于NOR的单元中进行。这样，当选择存储解决方案时，设计师必
须权衡以下的各项因素。
　　● NOR的读速度比NAND稍快一些。
　　● NAND的写入速度比NOR快很多。
　　● NAND的4ms擦除速度远比NOR的5s快。
　　● 大多数写入操作需要先进行擦除操作。
　　● NAND的擦除单元更小，相应的擦除电路更少。

接口差别
　　NOR flash带有SRAM接口，有足够的地址引脚来寻址，可以很容易地存取其内部的每
一个字节。
　　NAND器件使用复杂的I/O口来串行地存取数据，各个产品或厂商的方法可能各不相同
。8个引脚用来传送控制、地址和数据信息。
　　NAND读和写操作采用512字节的块，这一点有点像硬盘管理此类操作，很自然地，基
于NAND的存储器就可以取代硬盘或其他块设备。

容量和成本
　　NAND flash的单元尺寸几乎是NOR器件的一半，由于生产过程更为简单，NAND结构可
以在给定的模具尺寸内提供更高的容量，也就
相应地降低了价格。
　　NOR flash占据了容量为1～16MB闪存市场的大部分，而NAND flash只是用在8～128M
B的产品当中，这也说明NOR主要应用在代码存
储介质中，NAND适合于数据存储，NAND在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和M
MC存储卡市场上所占份额最大。

可靠性和耐用性
　　采用flahs介质时一个需要重点考虑的问题是可靠性。对于需要扩展MTBF的系统来说
，Flash是非常合适的存储方案。可以从寿命
(耐用性)、位交换和坏块处理三个方面来比较NOR和NAND的可靠性。
　　寿命(耐用性)
　　在NAND闪存中每个块的最大擦写次数是一百万次，而NOR的擦写次数是十万次。NAND
存储器除了具有10比1的块擦除周期优势，典型
的NAND块尺寸要比NOR器件小8倍，每个NAND存储器块在给定的时间内的删除次数要少一
些。
　　位交换
　　所有flash器件都受位交换现象的困扰。在某些情况下(很少见，NAND发生的次数要
比NOR多)，一个比特位会发生反转或被报告反转
了。
　　一位的变化可能不很明显，但是如果发生在一个关键文件上，这个小小的故障可能
导致系统停机。如果只是报告有问题，多读几次
就可能解决了。
　　当然，如果这个位真的改变了，就必须采用错误探测/错误更正(EDC/ECC)算法。位
反转的问题更多见于NAND闪存，NAND的供应商建
议使用NAND闪存的时候，同时使用EDC/ECC算法。
　　这个问题对于用NAND存储多媒体信息时倒不是致命的。当然，如果用本地存储设备
来存储操作系统、配置文件或其他敏感信息时，
必须使用EDC/ECC系统以确保可靠性。
　　坏块处理
　　NAND器件中的坏块是随机分布的。以前也曾有过消除坏块的努力，但发现成品率太
低，代价太高，根本不划算。
　　NAND器件需要对介质进行初始化扫描以发现坏块，并将坏块标记为不可用。在已制
成的器件中，如果通过可靠的方法不能进行这项
处理，将导致高故障率。

易于使用
　　可以非常直接地使用基于NOR的闪存，可以像其他存储器那样连接，并可以在上面直
接运行代码。
　　由于需要I/O接口，NAND要复杂得多。各种NAND器件的存取方法因厂家而异。
　　在使用NAND器件时，必须先写入驱动程序，才能继续执行其他操作。向NAND器件写
入信息需要相当的技巧，因为设计师绝不能向坏
块写入，这就意味着在NAND器件上自始至终都必须进行虚拟映射。

软件支持
　　当讨论软件支持的时候，应该区别基本的读/写/擦操作和高一级的用于磁盘仿真和
闪存管理算法的软件，包括性能优化。
　　在NOR器件上运行代码不需要任何的软件支持，在NAND器件上进行同样操作时，通常
需要驱动程序，也就是内存技术驱动程序(MTD
)，NAND和NOR器件在进行写入和擦除操作时都需要MTD。
　　使用NOR器件时所需要的MTD要相对少一些，许多厂商都提供用于NOR器件的更高级软
件，这其中包括M-System的TrueFFS驱动，该驱
动被Wind River System、Microsoft、QNX Software System、Symbian和Intel等厂商所
采用。
　　驱动还用于对DiskOnChip产品进行仿真和NAND闪存的管理，包括纠错、坏块处理和
损耗平衡。

东芝半导体公司2003年出的对NAND FASH的技术的介绍

Via 什么是什么的博客