NAND闪存深入解析

对于许多消费类音视频产品而言， NAND闪存是一种比硬盘驱动器更好的存储方案，这在不超过 4GB 的低容量应用中表现得犹为明显。随着人们持续追求功耗更低、重量更轻和性能更佳的产品， NAND 正被证明极具吸引力。

NAND闪存阵列分为一系列 128kB 的区块 (block) ，这些区块是 NAND 器件中最小的可擦除实体。擦除一个区块就是把所有的位 (bit) 设置为 “ 1” ( 而所有字节 (byte) 设置为 FFh) 。有必要通过编程，将已擦除的位从 “ 1” 变为 “ 0” 。最小的编程实体是字节 (byte) 。一些 NOR 闪存能同时执行读写操作 ( 见图 1) 。虽然 NAND闪存不能同时执行读写操作，它可以采用称为 “ 映射 (shadowing)” 的方法，在系统级实现这一点。这种方法在个人电脑上已经沿用多年，即将 BIOS 从速率较低的 ROM 加载到速率较高的 RAM 上。

NANDflash的效率较高，是因为 NANDflash 串中没有金属触点。 NAND闪存单元的大小比 NOR 要小 ( 4F 2 ： 10F 2) 的原因，是 NOR 的每一个单元都需要独立的金属触点。 NAND闪存与硬盘驱动器类似，基于扇区 ( 页 ) ，适合于存储连续的数据，如图片、音频或个人电脑数据。虽然通过把数据映射到 RAM 上，能在系统级实现随机存取，但是，这样做需要额外的 RAM 存储空间。此外，跟硬盘一样， NAND器件存在坏的扇区，需要纠错码 (ECC) 来维持数据的完整性。

存储单元面积越小，裸片的面积也就越小。在这种情况下， NAND闪存就能够为当今的低成本消费市场提供存储容量更大的闪存产品。 NAND闪存用于几乎所有可擦除的存储卡。 NAND闪存的复用接口为所有最新的器件和密度都提供了一种相似的引脚输出。这种引脚输出使得设计工程师无须改变电路板的硬件设计，就能从更小的密度移植到更大密度的设计上。

NAND与NOR闪存比较
NAND闪存的优点在于写 ( 编程 ) 和擦除操作的速率快，而 NOR 的优点是具有随机存取和对字节执行写 ( 编程 ) 操作的能力 ( 见图 2) 。 NOR 的随机存取能力支持直接代码执行 (XiP) ，而这是嵌入式应用经常需要的一个功能。 NAND 的缺点是随机存取的速率慢， NOR 的缺点是受到读和擦除速度慢的性能制约。 NAND 较适合于存储文件。如今，越来越多的处理器具备直接 NAND 接口，并能直接从 NAND( 没有 NOR) 导入数据。

NAND闪存的真正好处是编程速度快、擦除时间短。NAND闪存支持速率超过 5Mbps 的持续写操作，其区块擦除时间短至 2ms ，而 NOR 是 750ms 。显然， NAND闪存在某些方面具有绝对优势。然而，它不太适合于直接随机存取。

对于 16 位的器件， NOR 闪存大约需要 41 个 I/O 引脚；相对而言， NAND器件仅需 24 个引脚。 NAND器件能够复用指令、地址和数据总线，从而节省了引脚数量。复用接口的一项好处，就在于能够利用同样的硬件设计和电路板，支持较大的 NAND器件。由于普通的 TSOP-1 封装已经沿用多年，该功能让客户能够把较高密度的 NAND器件移植到相同的电路板上。 NAND 器件的另外一个好处显然是其封装选项： NAND 提供一种厚膜的 2Gb 裸片或能够支持最多四颗堆叠裸片，容许在相同的 TSOP-1 封装中堆叠一个 8Gb 的器件。这就使得一种封装和接口能够在将来支持较高的密度。