flash闪存的特点是存取速度_FLASH闪存的七种类型详细资料说明

闪存是一种非易失性存储器，即断电时数据不会丢失。因为使用闪存的数码产品是闪存，不像RAM(随机存取存储器)，不能替代RAM。

闪存卡是利用闪存技术存储电子信息的存储器。一般在数码相机、掌上电脑、MP3等小型数码产品中作为存储介质，所以看起来像一张卡片，所以叫闪存卡。根据不同的厂商和不同的应用，闪存卡包括SmartMedia(SM卡)、Compact Flash(CF卡)、MultiMediaCard(MMC卡)、Secure Digital(SD卡)、Memory Stick(记忆棒)、XD-Picture卡(XD卡)和MICRODRIVE。虽然外观和规格不同，但技术原理是一样的。

NOR闪存和NAND闪存有很大的区别。比如NOR闪存更像。

单片闪存

内存，有独立的地址线和数据线，但是价格比较贵，容量比较小；NAND型更像硬盘，地址线和数据线共用一条I/O线。所有类似硬盘的信息都是通过一条硬盘线传输的，与NOR型闪存相比，NAND型成本更低，容量也大得多。所以NOR闪存更适合频繁随机读写，通常用来存储程序代码，直接在闪存中运行。手机是NOR闪存的大用户，所以手机的“内存”容量通常不大；NAND闪存主要用于存储数据，我们常用的闪存产品，如闪存盘、数码存储卡等，都使用NAND闪存。这里我们还需要纠正一个概念，那就是闪存的速度其实是非常有限的，它本身的运行速度和频率都比内存低很多，类似硬盘的NAND闪存的运行效率也比直接访问内存慢很多。所以，不要认为优盘的性能瓶颈是接口，甚至想当然的认为使用USB2.0接口后优盘的性能会有很大提升。

如前所述，NAND闪存的运行模式效率低下，与其架构设计和接口设计有关。它真的像硬盘一样运行(其实NAND闪存在设计之初确实考虑了与硬盘的兼容性)，性能特点也与硬盘非常相似：小数据块的运行速度很慢，而大数据块的速度却很快，远大于其他存储介质。这个表现特点非常值得我们关注。

闪存访问速度更快，无噪音，散热更少。如果对用户空间容量需求不大，打算买的话，可以不考虑太多就买闪存。如果需要大容量空间(比如500G)，买个硬盘，便宜点，也能满足用户应用的需求。

解释闪存的存储原理，要从EPROM和EEPROM说起。

EPROM是指内容可以通过特殊手段擦除，然后重写。其基本单元电路(存储单元)往往采用浮栅雪崩注入MOS电路，简称FAMOS。类似于MOS电路，在N型衬底上生长两个高浓度P型区，通过欧姆接触分别引出源极S和漏极D。在源极和漏极之间，有一个浮在二氧化硅绝缘层中的多晶硅栅极，它与周围没有直接的电连接。在这个电路中，浮栅是否充电用来表示1或0的存储。浮栅充电(如负电荷)后，源漏间感应出正导电沟道，使MOS管导通，意味着0的存储。如果浮栅不充电，不形成导电沟道，MOS管不导通，即存储1。

EEPROM基本存储单元电路的工作原理如下图所示。类似于EPROM，它在EPROM基本单元电路的浮栅之上生成一个浮栅，前者称为第一级浮栅，后者称为第二级浮栅。第二级浮栅可以引出一个电极，使得第二级浮栅连接到某个电压VG。如果VG为正电压，则在第一浮栅和漏极之间产生隧道效应，使得电子注入第一浮栅，即编程和写入。如果VG设置为负电压，第一级浮栅中的电子将被耗散，即被擦除。擦除后可以重写。

闪存的基本单元电路和EEPROM类似，也是由双层浮栅MOS管组成。然而，第一层栅极电介质非常薄，并且充当隧道氧化物层。写入方法与EEPROM相同，向第二浮栅施加正电压，使电子进入第一浮栅。读取方法与EPROM相同。擦除方法是对源极施加正电压，利用第一级浮栅与源极之间的隧穿效应，将注入浮栅的负电荷吸引到源极。因为源极是用正电压擦除的，每个单元的源极是连在一起的，所以闪存不是按字节擦除，而是按整个芯片或块擦除。后来随着半导体工艺的提高，闪存也实现了单晶体管(1T)的设计，主要是在原有的晶体管上增加了浮栅和选择栅。

用于存储电子的浮栅形成在半导体上，在源极和漏极之间具有单向电流传导。浮栅被氧化硅薄膜绝缘体包裹。在其上方是控制源极和漏极之间传导电流的选择/控制栅极。数据是0还是1取决于在硅衬底上形成的浮栅中是否有电子。电子是0，电子是1。

闪存，顾名思义，在写入之前删除数据进行初始化。具体来说，从所有浮栅中提取电子。一些数据将返回到“1”。

数据为0时只写，数据为1时什么都不做。当写入0时，高电压被施加到栅电极和漏电极，增加了在源电极和漏电极之间传导的电子能量。这样电子就会突破氧化膜绝缘体进入浮栅。

读取数据时，在栅电极上施加一定的电压，电流大时为1，小时为0。当浮栅中没有电子时(数据为1)，在栅电极上加电压时，漏极上加电压，由于大量电子的运动，源漏之间会产生电流。但当浮栅中有电子时(数据为0)，沟道中传导的电子会减少。因为施加到栅电极的电压被浮栅电子吸收，所以很难影响沟道。

闪存的英文名是‘FLASH Memory’，一般缩写为‘FLASH’。它属于一种存储器件，是非易失性存储器。闪存的物理特性与普通内存有着本质的区别：目前各种DDR、SDRAM或RDRAM都属于易失性内存，只要停止电流供应，内存中的数据就无法维持，所以每次开机都需要将数据重新载入内存；闪存可以在没有电流供应的情况下长时间保存数据，其存储特性相当于硬盘，这是闪存成为各种便携式数码设备存储介质的基础。

闪存是一种非易失性存储器，可以擦除和重新编程称为块的存储单元块。任何闪存设备的写入操作都只能在空的或已擦除的单元中进行，因此在大多数情况下，必须在写入操作之前进行擦除。NAND设备执行擦除操作非常简单，而NOR要求目标块中的所有位在擦除前都应写入0。由于擦除NOR设备是以64 ~ 128 KB的块为单位执行的，所以执行写/擦除操作的时间是5ms，而擦除NAND设备是以8 ~ 32 KB的块为单位执行的，执行相同的操作最多只需要4ms。擦除时块大小的差异进一步扩大了NOR和NADN之间的性能差距。统计表明，对于给定的一组写操作(尤其是在更新小文件时)，必须在基于NOR的单元中执行更多的擦除操作。因此，在选择储物解决方案时，设计师必须权衡以下因素。它结合了ROM和RAM的优点，不仅具有电可擦可编程的性能，而且不会因断电而丢失数据，具有数据读取速度快的特点。在如今眼花缭乱的电子市场上，各种不同功能的闪光灯层出不穷，但你了解多少呢？为了让你对Flash有更多的了解，今天我们主要根据芯片的通信协议和Flash的特点给你一个全新的认识。

NOR读取速度比NAND稍快。

NAND的写入速度比NOR快很多。

NAND的4ms擦除速度比NOR的5ms快很多。

大多数写操作需要先擦除。

NAND的擦除单元更小，对应的擦除电路更少。

NOR flash有SRAM接口，有足够的地址引脚寻址，可以轻松访问其中的每一个字节。

NAND设备使用复杂的I/O口串行访问数据，不同产品或厂商的方法可能不同。八个引脚用于传输控制、地址和数据信息。

NAND读写操作使用512字节块，有点像硬盘管理。自然，基于NAND的内存可以取代硬盘或其他块设备。

NAND flash的单位尺寸几乎是NOR器件的一半。因为生产工艺更简单，NAND结构可以在给定的模具尺寸内提供更高的产能，相应的降低了价格。

NOR flash以1 ~ 16mb的容量占据了大部分闪存市场，而NAND flash仅用于8MB~128GB容量的产品，这也说明NOR主要用于代码存储介质，NAND适用于数据存储，NAND在CompactFlash、Secure Digital、PC卡、MMC存储卡市场份额最大。

可靠性

使用闪存介质时，要考虑的一个关键问题是可靠性。对于需要扩展MTBF的系统，闪存是一种非常合适的存储方案。NOR和NAND的可靠性可以从寿命(耐久性)、比特交换和坏块处理三个方面进行比较。

持久性

在NAND闪存中，每个块被擦除的最大次数是一百万次，而NOR的次数是十万次。除了10比1的块擦除周期的优点之外，典型的NAND块大小比NOR器件的大小小8倍，并且每个NAND存储器块在给定时间内具有更少的擦除次数。

比特交换

所有闪存设备都受到位交换现象的困扰。在某些情况下(很少，NAND比NOR更常见)，一个位将被反转或被报告为反转。

一个位的变化可能不明显，但如果发生在一个关键文件上，这个小故障就可能导致系统停止。如果只是报告有问题，看几遍可能就解决了。

当然，如果这个位真的改变了，就必须采用检错/纠错(EDC/ECC)算法。位反转的问题在NAND闪存中比较常见，NAND供应商建议在使用NAND闪存时同时使用EDC/ECC算法。

当使用NAND存储多媒体信息时，这个问题不是致命的。当然，如果本地存储设备用于存储操作系统、配置文件或其他敏感信息，则必须使用EDC/ECC系统来确保可靠性。

坏块处理

NAND设备中的坏块是随机分布的。之前也有过淘汰坏块的努力，但是发现良品率太低，价格太高，不划算。

NAND设备需要对介质执行初始扫描，以找到坏块并将坏块标记为不可用。在制造的器件中，如果这种处理不能通过可靠的方法进行，将导致高的故障率。

使用方便

你可以非常直接的使用基于NOR的闪存，像其他内存一样连接，直接在上面运行代码。因为需要I/O接口，NAND就复杂多了。各种NAND设备的访问方法因制造商而异。使用NAND设备时，必须先写入驱动程序，然后才能继续其他操作。向NAND设备写入信息需要相当的技巧，因为设计人员绝不能写入坏块，这意味着必须从头到尾在NAND设备上进行虚拟映射。

软件支持

在讨论软件支持时，我们应该区分基本的读/写/擦除操作和更高级的磁盘模拟和闪存管理算法的软件，包括性能优化。在NOR设备上运行代码不需要任何软件支持。在NAND设备上做同样的操作，通常需要驱动，也就是内存技术驱动(MTD)。NAND和NOR设备都需要MTD来进行写入和擦除操作。使用NOR器件时所需的MTD相对较少。许多制造商为NOR设备提供更先进的软件，包括M-System的TrueFFS驱动程序，这种驱动程序被Wind River System、微软、QNX软件系统、Symbian和Intel等制造商采用。

一、 IC EEPROM

IIC EEPROM，采用IIC通信协议；IIC通信协议有以下特点：简单的两条总线，一条串行数据线(SDA)和一条串行时钟线(SCL)；串行半双工通信模式下8位双向数据传输，标准模式下比特率可达100k bit/s；电可擦除可编程只读存储器在断电后不会丢失数据。由于芯片可以支持单字节擦除，而且支持擦除的次数非常多，所以一个地址位可以重复擦除的理论值是100万次，在实际应用中有着不可替代的作用。日常生活中经常接触到的芯片型号有at 24 c 02、 fm24c 02、 cat 24 c 02等。常见的封装有DIP8、SOP8、TSSOP8等。

二、SPI NorFlash

SPI NorFlash，采用SPI通信协议，有4线(时钟，两条数据线，芯片选线)或3线(时钟，两条数据线)通信接口。因为它有两条数据线实现全双工通信，所以比IIC通信协议中的IIC EEPROM快得多。SPI NorFlash具有NOR技术闪存的特点，即程序和数据可以存储在同一个芯片上，有独立的数据总线和地址总线，可以快速随机读取，允许系统直接从Flash中读取代码执行；可以单字节编程，也可以单字编程，但不能单字节擦除。它必须在扇区或整个芯片中被擦除。在对存储器重新编程之前，有必要对扇区或整个芯片进行预编程和擦除。NorFlash在擦除次数上无法到达IIC EEPROM，并且由于NOR闪存的擦除和编程速度较慢，块大小较大，所以擦除和编程操作需要较长时间。而SPI NorFlash接口简单，使用的管脚少，易于连接，操作方便，代码可以直接在芯片上运行。其稳定性优异，传输速率高，在容量较小的情况下具有较高的性价比，非常适合作为嵌入式系统中的FLASH ROM使用，因此其市场占有率非常高。常见的如s25fl 128、 MX 25 l 1605、 w25 q 64等型号为SPI NorFlash，常见的封装有SOP8、SOP16、WSON8、US0N8、QFN8、BGA24等。

三、平行NorFalsh

并行NorFlash又称并行NORflash，采用独立数据线和地址总线的并行接口通信协议，也继承了nor技术闪存的所有特性；由于并行接口。与SPI NorFlash相比，并行NorFalsh支持更大的容量和更快的读写速度，但由于占用了太多的地址线和数据线，占用了电路电子设计中的大量资源。并行NorFalsh的读写时序和SRAM差不多，但是写的次数少，速度慢。由于其读取时序类似于SRAM，读取地址也是线性的，所以多用于不需要频繁改变程序代码的数据存储。

我们平时看到的型号，比如s29gl 128、 MX 29gl 512、 SST 39 VF 020，都是并联的NorFlash，常见的封装有TSSOP 32、 TSOP 48、 BGA 64，PLCC32等等。

四、并行NandFlash

并行NandFlash也采用并行接口通信协议，进程中的NandFlash有三种：SLC、MLC和TLC。NandFlash技术闪存具有以下特点：以页为单位进行读取和编程操作，以块为单位进行擦除操作；具有快速编程和快速擦除功能，其块擦除时间为2ms，而NOR技术的块擦除时间达到几百ms；芯片尺寸小，引脚少，是固态存储器中位成本最低的。芯片包含坏块，坏块的数量取决于内存密度。坏块不会影响有效块的性能，但是设计师需要有一套坏块管理策略！与并行NorFalsh相比，NandFlash的擦除、读写速度更快，使用的擦除次数更多，而且它强调的是更高的性能、更低的成本、更小的体积、更大的容量和更长的使用寿命。这使得NandFlash非常擅长存储纯素材或数据，用于支持嵌入式系统中的文件系统。主要用于数据存储，大部分u盘使用NandFlash。目前，NandFlash仍广泛应用于嵌入式产品中，因此坏块管理和掉电保护等措施需要使用出厂软件进行改进。

我们平时看到的S34ML01G100、MX30LF2G18AC、MT29F4G08ABADA等型号都是并行NandFlash，常见的封装有TSOP 48、 BGA 63、 BGA 107、BGA137等。

五、SPI NandFlash

SPI NandFlash与SPI NorFlash采用相同的SPI通信协议，读写速度没有区别，但在存储结构上采用与并行NandFlash相同的结构，所以SPI nand与SPI norFlash相比具有擦除次数更多、擦除速度更快的优点，但在使用和使用过程中也会出现与并行NandFlash一样的坏块，所以也需要特殊的坏块处理才能使用。与并行NandFlash相比，SPI NandFlash还有一个重要特点，即芯片内部自带ECC纠错模块，用户无需使用ECC算法计算纠错，用户在系统应用中可以简化代码，操作简便；我们平时看到的型号都是SPI NandFlash，比如W25N01GVZEIGGD5F4GQ4UBYIG和F50L1G41A，常见的封装有QFN8、BGA24。

六、eMMC闪存

EMMC采用统一的MMC标准接口，集成MMC控制器本身，存储单元与NandFlash相同。根据闪存的特性，eMMC的产品已经包含了闪存管理技术，包括错误检测和纠正、闪存平均擦除、坏块管理、掉电保护等技术。MMC的接口速度高达每秒52m字节，eMMC具有快速和可扩展的性能，接口电压可为1.8v或3.3v，EMMC相当于NandFlash主控IC，外部接口协议与SD、TF卡相同，主要针对手机或平板电脑的嵌入式内存标准规范。eMMC的一个明显优势是在封装中集成了一个控制器，提供标准接口，管理闪存，让手机厂商可以专注于产品开发的其他部分，缩短上市时间。这些特性对于想要降低光刻尺寸和成本的NAND供应商同样重要。EMMC由带有MMC(多媒体卡)接口的嵌入式存储解决方案、Nand Flash和主控制器组成，全部在一个小型BGA封装中，最常见的是BGA153封装。我们平时看到的型号，比如KLMAG8DEDD，THGBMAG8B4JBAIM，EMMC04G-S100，都是eMMC Flash。EMMCFlash的存储容量很大，32GByte的容量是市面上常见的。常见的封装有BGA 153、 BGA 169、 BGA 100等。

七、USF2.0

JEDEC于2013年9月发布了新一代通用闪存标准USF2.0。该标准下的闪存读写速度可高达每秒1400MB，相当于两秒钟读写两张光盘的数据。它不仅比eMMC有更大的优势，而且使计算机中使用的闪存存储介质固态驱动器相形见绌。UFS闪存规范采用了新的标准2.0接口，它使用串行接口，很像PATA和SATA之间的转换，并且它支持全双工操作，同时读写操作，还支持指令队列。相比之下，eMMC是半双工，读写必须分开进行，指令打包，在速度上已经略逊一筹。而且UFS芯片不仅传输速度快，功耗也是eMMC5.0的一半，可以说是未来旗舰手机闪存的理想搭配。目前，只有少数半导体制造商提供封装产品，如三星和东芝电子。