NAND FLASH和NOR FLASH详解

NAND FLASH和NOR FLASH详解


NOR FLASH和NAND FLASH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。
1989年,东芝公司发表了NAND FLASH结构,强调更低的成本,更高的性能,并且可以象磁盘一样通过接口轻松升级。
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 FLASH和NAND FLASH。

NOR FLASH更适合用来存储少量的代码
“NAND FLASH存储器”经常可以与“NOR FLASH存储器”互换使用。
许多业内人士也搞不清楚NAND FLASH技术相对于NOR FLASH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 FLASH则是高数据存储密度的理想解决方案。
  NOR FLASH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 FLASH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 FLASH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 FLASH的困难在于FLASH的管理和需要特殊的系统接口。

性能比较--NOR FLASH的读速度比NAND FLASH稍快一些
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 FLASH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 FLASH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 FLASH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 FLASH和NADN FLASH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 FLASH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。
  1).NOR FLASH的读速度比NAND FLASH稍快一些。
  2).NAND FLASH的写入速度比NOR FLASH快很多。
  3).NAND FLASH的4ms擦除速度远比NOR FLASH的5s快。
  4).大多数写入操作需要先进行擦除操作。
  5).NAND FLASH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,可以很容易地存取其内部的每一个字节
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 FLASH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 FLASH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 FLASH的存储器就可以取代硬盘或其他块设备。


容量和成本--NOR FLASH主要应用在代码存储介质中,NAND FLASH适合于数据存储
  NAND FLASH的单元尺寸几乎是NOR FLASH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8~128MB的产品当中 ,这也说明NOR FLASH主要应用在代码存储介质中,NAND FLASH适合于数据存储,NAND FLASH在CompactFlash、Secure DIGITAL、PC Cards和MMC存储卡市场上所占份额最大。


可靠性和耐用性--寿命(耐用性,最大擦写次数)NAND FLASH一百万次,NOR FLASH十万次
  采用FLASH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 FLASH和NAND FLASH的可靠性。
  寿命(耐用性)
  在NAND FLASH闪存中每个块的最大擦写次数是一百万次,而NOR FLASH的擦写次数是十万次。NAND FLASH存储器除了具有10比1的块擦除周期优势,典型的NAND FLASH块尺寸要比NOR FLASH器件小8倍,每个NAND FLASH存储器块在给定的时间内的删除次数要少一些。


所有FLASH器件都受位交换现象的困扰,NAND FLASH发生的次数要比NOR FLASH多
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 FLASH发生的次数要比NOR FLASH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 FLASH闪存,NAND FLASH的供应商建议使用NAND FLASH闪存的时候,同时使用EDC/ECC算法。
  这个问题对于用NAND FLASH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。

 

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