Nand Flash的同步、異步、ONFI、Toggle

1. SDR和DDR

  1. SDR(Single Data Rate),寫讀數據使用上升沿或下降沿來觸發。因爲只用上升沿或下降沿,對信號準確性要求較低。
  2. DDR(Double Data Rate),寫數據時通過MCU來控制DQS信號跳變沿來觸發(即上升沿和下降沿均觸發),所以對信號的準確性要求較高,可以通過增加同步時鐘信號來提高信號的準確性,如ONFI2.0時的DDR就是使用此方式。另外還可以通過差分信號來提高信號準確性,Toggle下的DDR,ONFI3.0/ONFI4.0下的DDR也都支持DQS差分信號來進行DDR操作。

2. Sync和Async

  1. Sync模式是指Flash操作時需要一個源時鐘來對鎖存信號進行同步,提高信號採集的準確性。因爲另外一個源時鐘信號來進行同步,所以對Flash的品質要求較高,如果信號不穩定,很容易導致源時鐘信號與鎖存信息不對應,導致數據採樣不準確。Sync模式的Flash一般支持Async,當品質不達標時,便採用Async模式操作。
  2. Async,即不需要時鐘信號來進行同步,數據通過WEN/REN來鎖存。在未使用DDR的時候,Async方式的操作效率是比Sync效率低。因爲Sync模式有時鐘同步,信號較準確,所以可以提高採樣率。Async模式爲了提高效率,所以必須採用某種方式提升信號準確性。這 個時候,採用了差分信號,大幅提升了信號的準確性,爲此採用了DDR模式採樣數據。

3. ONFI和Toggle

  1. ONFI(Open Nand Flash Interface),由Hynix、Inter、Micron、Phison、Sony、Spansion於2006年共同創建的一個Nand Flash的接口標準,並於當年發佈了ONFI1.0標準,支持SDR。ONFI2.0時增加NV-DDR,支持DDR操作,不過是使用同步時鐘來控制的。ONFI3.0時,增加NV-DDR2,ONFI4.0時增加了NV-DDR3。NV-DDR2和NV-DDR3都是支持DQS差分信號而不用同步時鐘的。並且ONFI接口都是同步向前兼容的。但是接口間的轉換隻支持如下幾種:(詳見ONFI Spec)
    • SDR to NV-DDR
    • SDR to NV-DDR2
    • NV-DDR to SDR
    • NV-DDR2 to SDR
  2. Toggle,是Samsung和Toshiba以DDR爲基礎制定的Flash接口標準,是爲了對抗ONFI的標準。Toggle1.0對應DDR1,Toggle2.0對應DDR2。Toggle接口的Flash一般也支持切換到Legacy接口(即SDR,和ONFI1.0是相同的)。Toggle接口Flash一般啓動時是Legacy Mode,需要設置才能進入Toggle Mode(DDR1/DDR2),同樣在Toggle模式下也可以設置命令序列進入Legacy Mode(SDR)。
  3. 除了ONFI2.0時的NV-DDR1是需要同步時鐘外,其他接口下都是Async模式。所以我們常說從DDR模式切換到Async模式是不太準確的說法。應該說切換到Legacy Async、Traditinal Async或是SDR模式。
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