存储器类型比较:NAND、DDR、LPDDR、eMMC
一起学嵌入式','一起学嵌入式 2024-06-06


存储领域发展至今,已有很多不同种类的存储器产品。面给大家介绍几款常见的存储器及其应用:

一、NAND

NAND Flash存储器是Flash存储器的一种,属于非易失性存储器,其内部采用非线性宏单元模式,为固态大容量内存的实现提供了廉价有效的解决方案。

NAND Flash存储器具有容量较大,改写速度快等优点,适用于大量数据的存储,因而在业界得到了越来越广泛的应用,如闪存盘、固态硬盘、eMMC、UFS等。

根据其不同的工艺技术,NAND已经从最早的SLC一路发展到如今的MLC、TLC、QLC和PLC。

按速度价格对比排序:SLC>MLC>TLC>QLC>PLC

按容量大小对比排序:PLC>QLC>TLC>MLC>SLC

目前主流的应用解决方案为TLC和QLC。SLC和MLC主要针对军工,企业级等应用,有着高速写入,低出错率,长耐久度特性。

除此,NAND Flash根据对应不同的空间结构来看,可分为2D结构和3D结构两大类:

下面是各大NAND Flash芯片生产厂商在3D NAND Flash产品的量产状况:

二、DDR、LPDDR

DDR全称Double Data Rate(双倍速率同步动态随机存储器),严格的来讲,DDR应该叫DDR SDRAM,它是一种易失性存储器

虽然JEDEC于2018年宣布正式发布DDR5标准,但实际上最终的规范到2020年才完成,其目标是将内存带宽在DDR4基础上翻倍,速率3200MT/s起,最高可达6400MT/s,电压则从1.2V降至1.1V,功耗减少30%。

LPDDR是在DDR的基础上多了LP(Low Power)前缀,全称是Low Power Double Data Rate SDRAM,简称“低功耗内存”,是DDR的一种,以低功耗和小体积著称。

目前最新的标准LPDDR5被称为5G时代的标配,但目前市场上的主流依然是LPDDR3/4X。

DDR和LPDDR的区别?

应用领域不同。DDR因其更高的数据速率、更低的能耗和更高的密度广泛应用于平板电脑、机顶盒、汽车电子、数字电视等各种智能产品中,尤其是在疫情期间,由于在家办公、网课和娱乐的增加,平板电脑、智能盒子的需求也逐步攀升,这对DDR3、DDR4的存储性能要求更高、更稳定。

而LPDDR拥有比同代DDR内存更低的功耗和更小的体积,该类型芯片主要应用于移动式电子产品等低功耗设备上。

LPDDR和DDR之间的关系非常密切,简单来说,LPDDR就是在DDR的基础上面演化而来的,LPDDR2是在DDR2的基础上演化而来的,LPDDR3则是在DDR3的基础上面演化而来的,以此类推。

但是从第四代开始,两者之间有了差别或者说走上了不同的发展,主要因为DDR内存是通过提高核心频率从而提升性能,而LPDDR则是通过提高Prefetch预读取位数而提高使用体验。

同时在商用方面,LPDDR4首次先于DDR4登陆消费者市场。

三、eMMC、UFS

eMMC ( Embedded Multi Media Card) 采用统一的MMC标准接口, 把高密度NAND Flash以及MMC Controller封装在一颗BGA芯片中。

针对Flash的特性,产品内部已经包含了Flash管理技术,包括错误探测和纠正,flash平均擦写,坏块管理,掉电保护等技术。

用户无需担心产品内部flash晶圆制程和工艺的变化。同时eMMC单颗芯片为主板内部节省更多的空间。

简单地说,eMMC=Nand Flash+控制器+标准封装

eMMC具有以下优势: 1.简化类手机产品存储器的设计。 2.更新速度快。

3.加速产品研发效率。

UFS:全称Universal Flash Storage,我们可以将它视为eMMC的进阶版,同样是由多个闪存芯片、主控组成的阵列式存储模块。

UFS弥补了eMMC仅支持半双工运行(读写必须分开执行)的缺陷,可以实现全双工运行,所以性能得到翻番。

四、eMCP、uMCP

eMCP是结合eMMC和LPDDR封装而成的智慧型手机记忆体标准,与传统的MCP相较之下,eMCP因为有内建的NAND Flash控制芯片,可以减少主芯片运算的负担,并且管理更大容量的快闪记忆体。

以外形设计来看,不论是eMCP或是eMMC内嵌式记忆体设计概念,都是为了让智慧型手机的外形厚度更薄,更省空间。

uMCP是结合了UFS和LPDDR封装而成的智慧型手机记忆体标准,与eMCP相比,国产的uMCP在性能上更为突出,提供了更高的性能和功率节省。

eMMC是将NAND Flash芯片和控制芯片都封装在一起,eMCP则是eMMC和LPDDR封装在一起。

对于手机厂商而言,在存储产业陷入缺货潮的关键时期,既要保证手机出货所需的Mobile DRAM,又要保证eMMC货源,库存把控的难度相当大,所以eMCP自然成为大部分中低端手机首选方案。

uMCP是顺应UFS发展的趋势,满足5G手机的需求。

高端智能型手机基于对性能的高要求,CPU处理器需要与DRAM高频通讯,所以高端旗舰手机客户更青睐采用CPU和LPDDR进行POP封装,这样线路设计简单,可以减轻工程师设计PCB的难度,减少CPU与DRAM通讯信号的干扰,提高终端产品性能,随之生产难度增大,生产成本也会增加。

5G手机的发展将从高端机向低端机不断渗透,从而实现全面普及,同样是对大容量高性能提出更高的要求,uMCP是顺应eMMC向UFS发展的趋势。

uMCP结合LPDDR和UFS,不仅具有高性能和大容量,同时比PoP +分立式eMMC或UFS的解决方案占用的空间减少了40%,减少存储芯片占用并实现了更灵活的系统设计,并实现智能手机设计的高密度、低功耗存储解决方案。

综上所述简单总结一下:

eMMC=Nand Flash+控制器(Controller)+标准封装

UFS=eMMC的进阶版

eMMC:半双工模式                      UFS:全双工模式


eMCP=eMMC+LPDDR+标准封装

uMCP=UFS+LPDDR+标准封装


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