我們使用的智能手機(jī)除了有一個可用的空間（如蘋果8G、16G等），還有一個RAM容量，很多人都不是很清楚，為什么需要二個這樣的芯片做存儲呢，這就是我們下面要講到的。這二種存儲設(shè)備我們都統(tǒng)稱為“FLASH”，F(xiàn)LASH是一種存儲芯片，全名叫Flash EEPROM Memory，通地過程序可以修改數(shù)據(jù)，即平時所說的“閃存”。Flash又分為NAND flash和NOR flash二種。U盤和MP3里用的就是這種存儲器。
相“flash存儲器”經(jīng)?？梢耘c相“NOR存儲器”互換使用。許多業(yè)內(nèi)人士也搞不清楚NAND閃存技術(shù)相對于NOR技術(shù)的優(yōu)越之處，因為大多數(shù)情況下閃存只是用來存儲少量的代碼，這時NOR閃存更適合一些。而NAND則是高數(shù)據(jù)存儲密度的理想解決方案。NOR Flash 的讀取和我們常見的 SDRAM 的讀取是一樣，用戶可以直接運(yùn)行裝載在 NOR FLASH 里面的代碼，這樣可以減少 SRAM 的容量從而節(jié)約了成本。 NAND Flash 沒有采取內(nèi)存的隨機(jī)讀取技術(shù)，它的讀取是以一次讀取一塊的形式來進(jìn)行的， 通常是一次讀取 512 個字節(jié)，采用這種技術(shù)的 Flash 比較廉價。用戶 不能直接運(yùn)行 NAND Flash 上的代碼，因此好多使用 NAND Flash 的開發(fā)板除了使用 NAND Flah 以外，還作上了 一塊小的 NOR Flash 來運(yùn)行啟動代碼。
NOR flash是intel公司1988年開發(fā)出了NOR flash技術(shù)。NOR的特點是芯片內(nèi)執(zhí)行（XIP, eXecute In Place），這樣應(yīng)用程序可以直接在flash 閃存內(nèi)運(yùn)行，不必再把代碼讀到系統(tǒng)RAM中。NOR的傳輸效率很高，在1～4MB的小容量時具有很高的成本效益，但是很低的寫入和擦除 速度大大影響了它的性能。
Nand-flash內(nèi)存是flash內(nèi)存的一種，1989年，東芝公司發(fā)表了NAND flash結(jié)構(gòu)。其內(nèi)部采用非線性宏單元模式，為固態(tài)大容量內(nèi)存的實現(xiàn)提供了廉價有效的解決方案。Nand-flash存儲器具有容量較大，改寫速度快等優(yōu)點，適用于大量數(shù)據(jù)的存儲，因而在業(yè)界得到了越來越廣泛的應(yīng)用，如嵌入式產(chǎn)品中包括數(shù)碼相機(jī)、MP3隨身聽記憶卡、體積小巧的U盤等。
NAND flash和NOR flash原理
一、存儲數(shù)據(jù)的原理
兩種閃存都是用三端器件作為存儲單元，分別為源極、漏極和柵極，與場效應(yīng)管的工作原理 相同，主要是利用電場的效應(yīng)來控制源極與漏極之間的通斷，柵極的 電流消耗極小，不同 的是場效應(yīng)管為單柵極結(jié)構(gòu)，而 FLASH 為雙柵極結(jié)構(gòu)，在柵極與硅襯底之間增加了一個浮 置柵極。[attach]158 [/attach]
浮置柵極是由氮化物夾在兩層二氧化硅材料之間構(gòu)成的，中間的氮化物就是可以存儲電荷的 電荷勢阱。上下兩層氧化物的厚度大于 50 埃，以避免發(fā)生擊穿。
二、浮柵的重放電
向數(shù)據(jù)單元內(nèi)寫入數(shù)據(jù)的過程就是向電荷勢阱注入電荷的過程，寫入數(shù)據(jù)有兩種技術(shù)，熱電 子注入(hot electron injection)和 F-N 隧道效應(yīng)(Fowler Nordheim tunneling)，前一種是通過源 極給浮柵充電，后一種是通過硅基層給浮柵充電。NOR 型 FLASH 通過熱電子注入方式給浮 柵充電，而 NAND 則通過 F-N 隧道效應(yīng)給浮柵充電。
在寫入新數(shù)據(jù)之前，必須先將原來的數(shù)據(jù)擦除，這點跟硬盤不同，也就是將浮柵的電荷放掉， 兩種 FLASH 都是通過 F-N 隧道效應(yīng)放電。
三、0 和 1
這方面兩種 FLASH 一樣，向浮柵中注入電荷表示寫入了'0'，沒有注入電荷表示'1'，所以對 FLASH 清除數(shù)據(jù)是寫 1 的，這與硬盤正好相反；
對于浮柵中有電荷的單元來說，由于浮柵的感應(yīng)作用，在源極和漏極之間將形成帶正電的空 間電荷區(qū)，這時無論控制極上有沒有施加偏置電壓，晶體管都將處于 導(dǎo)通狀態(tài)。而對于浮 柵中沒有電荷的晶體管來說只有當(dāng)控制極上施加有適當(dāng)?shù)钠秒妷?，在硅基層上感?yīng)出電 荷，源極和漏極才能導(dǎo)通，也就是說在沒有給控制極施 加偏置電壓時，晶體管是截止的。 如果晶體管的源極接地而漏極接位線，在無偏置電壓的情況下，檢測晶體管的導(dǎo)通狀態(tài)就可 以獲得存儲單元中的數(shù)據(jù)，如果位線上的電平為低，說明晶體管處于 導(dǎo)通狀態(tài)，讀取的數(shù) 據(jù)為 0，如果位線上為高電平，則說明晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)，讀取的數(shù)據(jù)為 1。由于控制柵 極在讀取數(shù)據(jù)的過程中施加的電壓較小或根本不施加 電壓，不足以改變浮置柵極中原有的 電荷量，所以讀取操作不會改變 FLASH 中原有的數(shù)據(jù)。
四、連接和編址方式
兩種 FLASH 具有相同的存儲單元，工作原理也一樣，為了縮短存取時間并不是對每個單元 進(jìn)行單獨的存取操作，而是對一定數(shù)量的存取單元進(jìn)行集體操作， NAND 型 FLASH 各存 儲單元之間是串聯(lián)的，而 NOR 型 FLASH 各單元之間是并聯(lián)的；為了對全部的存儲單元有 效管理，必須對存儲單元進(jìn)行統(tǒng)一編址。
NAND 的全部存儲單元分為若干個塊，每個塊又分為若干個頁，每個頁是 512byte，就是 512 個 8 位數(shù)，就是說每個頁有 512 條位線，每條位線下 有 8 個存儲單元；那么每頁存儲的數(shù) 據(jù)正好跟硬盤的一個扇區(qū)存儲的數(shù)據(jù)相同，這是設(shè)計時為了方便與磁盤進(jìn)行數(shù)據(jù)交換而特意 安排的，那么塊就類似硬盤的簇；容 量不同，塊的數(shù)量不同，組成塊的頁的數(shù)量也不同。 在讀取數(shù)據(jù)時，當(dāng)字線和位線鎖定某個晶體管時，該晶體管的控制極不加偏置電壓，其它的 7 個都加上偏置電壓 而導(dǎo)通，如果這個晶體管的浮柵中有電荷就會導(dǎo)通使位線為低電平， 讀出的數(shù)就是 0，反之就是 1。
NOR 的每個存儲單元以并聯(lián)的方式連接到位線，方便對每一位進(jìn)行隨機(jī)存??；具有專用的 地址線，可以實現(xiàn)一次性的直接尋址；縮短了 FLASH 對處理器指令的執(zhí)行時間。 五、性能
NAND flash和NOR flash的區(qū)別
一、NAND flash和NOR flash的性能比較
flash閃存是非易失存儲器，可以對稱為塊的存儲器單元塊進(jìn)行擦寫和再編程。任何flash器件的寫入操作只能在空或已擦除的單元內(nèi)進(jìn)行，所以大多數(shù)情況下，在進(jìn)行寫入操作之前必須先執(zhí)行擦除。NAND器件執(zhí)行擦除操作是十分簡單的，而NOR則要求在進(jìn)行擦除前先要將目標(biāo)塊內(nèi)所有的位都寫為0。由于擦除NOR器件時是以64～128KB的塊進(jìn)行的，執(zhí)行一個寫入/擦除操作的時間為5s，與此相反，擦除NAND器件是以8～32KB的塊進(jìn)行的，執(zhí)行相同的操作最多只需要4ms。執(zhí)行擦除時塊尺寸的不同進(jìn)一步拉大了NOR和NADN之間的性能差距，統(tǒng)計表明，對于給定的一套寫入操作(尤其是更新小文件時)，更多的擦除操作必須在基于NOR的單元中進(jìn)行。這樣，當(dāng)選擇存儲解決方案時，設(shè)計師必須權(quán)衡以下的各項因素。
1、NOR的讀速度比NAND稍快一些。
2、NAND的寫入速度比NOR快很多。
3、NAND的4ms擦除速度遠(yuǎn)比NOR的5s快。
4、大多數(shù)寫入操作需要先進(jìn)行擦除操作。
5、NAND的擦除單元更小，相應(yīng)的擦除電路更少。
二、NAND flash和NOR flash的接口差別
NOR flash帶有SRAM接口，有足夠的地址引腳來尋址，可以很容易地存取其內(nèi)部的每一個字節(jié)。
NAND器件使用復(fù)雜的I/O口來串行地存取數(shù)據(jù)，各個產(chǎn)品或廠商的方法可能各不相同。8個引腳用來傳送控制、地址和數(shù)據(jù)信息。NAND讀和寫操作采用512字節(jié)的塊，這一點有點像硬盤管理此類操作，很自然地，基于NAND的存儲器就可以取代硬盤或其他塊設(shè)備。
三、NAND flash和NOR flash的容量和成本
NAND flash的單元尺寸幾乎是NOR器件的一半，由于生產(chǎn)過程更為簡單，NAND結(jié)構(gòu)可以在給定的模具尺寸內(nèi)提供更高的容量，也就相應(yīng)地降低了價格。
NOR flash占據(jù)了容量為1～16MB閃存市場的大部分，而NAND flash只是用在8～128MB的產(chǎn)品當(dāng)中，這也說明NOR主要應(yīng)用在代碼存儲介質(zhì)中，NAND適合于數(shù)據(jù)存儲，NAND在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和MMC存儲卡市場上所占份額最大。
四、NAND flash和NOR flash的可靠性和耐用性
采用flahs介質(zhì)時一個需要重點考慮的問題是可靠性。對于需要擴(kuò)展MTBF的系統(tǒng)來說，F(xiàn)lash是非常合適的存儲方案?？梢詮膲勖?耐用性)、位交換和壞塊處理三個方面來比較NOR和NAND的可靠性。
五、NAND flash和NOR flash的壽命(耐用性)
在NAND閃存中每個塊的最大擦寫次數(shù)是一百萬次，而NOR的擦寫次數(shù)是十萬次。NAND存儲器除了具有10比1的塊擦除周期優(yōu)勢，典型的NAND塊尺寸要比NOR器件小8倍，每個NAND存儲器塊在給定的時間內(nèi)的刪除次數(shù)要少一些。
六、位交換
所有flash器件都受位交換現(xiàn)象的困擾。在某些情況下(很少見，NAND發(fā)生的次數(shù)要比NOR多)，一個比特位會發(fā)生反轉(zhuǎn)或被報告反轉(zhuǎn)了。一位的變化可能不很明顯，但是如果發(fā)生在一個關(guān)鍵文件上，這個小小的故障可能導(dǎo)致系統(tǒng)停機(jī)。如果只是報告有問題，多讀幾次就可能解決了。當(dāng)然，如果這個位真的改變了，就必須采用錯誤探測/錯誤更正(EDC/ECC)算法。位反轉(zhuǎn)的問題更多見于NAND閃存，NAND的供應(yīng)商建議使用NAND閃存的時候，同時使用
七、EDC/ECC算法
這個問題對于用NAND存儲多媒體信息時倒不是致命的。當(dāng)然，如果用本地存儲設(shè)備來存儲操作系統(tǒng)、配置文件或其他敏感信息時，必須使用EDC/ECC系統(tǒng)以確?？煽啃?。
八、壞塊處理
NAND器件中的壞塊是隨機(jī)分布的。以前也曾有過消除壞塊的努力，但發(fā)現(xiàn)成品率太低，代價太高，根本不劃算。
NAND器件需要對介質(zhì)進(jìn)行初始化掃描以發(fā)現(xiàn)壞塊，并將壞塊標(biāo)記為不可用。在已制成的器件中，如果通過可靠的方法不能進(jìn)行這項處理，將導(dǎo)致高故障率。
九、易于使用
可以非常直接地使用基于NOR的閃存，可以像其他存儲器那樣連接，并可以在上面直接運(yùn)行代碼。
由于需要I/O接口，NAND要復(fù)雜得多。各種NAND器件的存取方法因廠家而異。在使用NAND器件時，必須先寫入驅(qū)動程序，才能繼續(xù)執(zhí)行其他操作。向NAND器件寫入信息需要相當(dāng)?shù)募记桑驗樵O(shè)計師絕不能向壞塊寫入，這就意味著在NAND器件上自始至終都必須進(jìn)行虛擬映射。
十、軟件支持
當(dāng)討論軟件支持的時候，應(yīng)該區(qū)別基本的讀/寫/擦操作和高一級的用于磁盤仿真和閃存管理算法的軟件，包括性能優(yōu)化。
在NOR器件上運(yùn)行代碼不需要任何的軟件支持，在NAND器件上進(jìn)行同樣操作時，通常需要驅(qū)動程序，也就是內(nèi)存技術(shù)驅(qū)動程序(MTD)，NAND和NOR器件在進(jìn)行寫入和擦除操作時都需要MTD。
使用NOR器件時所需要的MTD要相對少一些，許多廠商都提供用于NOR器件的更高級軟件，這其中包括M-System的TrueFFS驅(qū)動，該驅(qū)動被Wind River System、Microsoft、QNX Software System、Symbian和Intel等廠商所采用。
驅(qū)動還用于對DiskOnChip產(chǎn)品進(jìn)行仿真和NAND閃存的管理，包括糾錯、壞塊處理和損耗平衡。
