基本事理:
Floating Gate
Flash存储单元基于浮栅(Floating Gate, FG)技能。MOS晶体管由两个重叠栅极CG(Control Gate)和FG(Floating Gate)构成。FG被隔离伶仃在中间,像是浮在空中的小岛,这也便是“浮栅”名字的由来。FG被氧化物包围,在无外力浸染下,电子能在个中长期保留。从浮栅中注入和去除电子的操作分别称为编程(program)和擦除(erase)。这些操作修正了存储单元的阈值电压Vth,存储单元是一种分外类型的MOS晶体管。在CG端上施加一个固定的电压,就可以区分两个存储级别:当栅极电压高于电池的Vth时,电池是开的(“1”),否则是关的(“0”)。
NOR Flash 和NAND Flash紧张差异:
1,物理构造:
NOR Flash采取并行阵列架构,个中每个cell都可以通过触点直接访问,这也是NOR闪存具有卓越随机性能的缘故原由。
NOR Flash构造
NAND Flash采取串行构造,存储单元以32个或64个为一组进行串联,如图所示。两个选择晶体管被放置在行边缘,以确保与源线(通过Msl)和位线(通过Mdl)的连接。每个NAND行与另一个行共享位行联系。掌握门通过字线(wordlines, WLs)连接。
NAND Flash构造
2,存储单元面积、单位本钱、读取速率、功耗
由于在物理构造上的差异,导致了两种Flash在面积、单位本钱、读取速率及功耗的差异:
NOR Flash:存储单元面历年夜、单位本钱高、读取快、功耗高;
NAND Flash:存储单元面积小、单位本钱低、读取慢、功耗低;
NAND flash的单元尺寸险些是NOR器件的一半,由于生产过程更为大略,NAND构造可以在给定的尺寸内供应更高的容量,也就相应地降落了价格。NOR flash霸占了容量为1~16MB闪存市场的大部分,而NAND flash只是用在8MB以上的产品当中,这也解释NOR紧张运用在代码存储介质中,NAND适宜于数据存储。
3,接口及利用
NOR Flash接口类似SRAM接口,有足够的地址引脚来寻址,可以很随意马虎地存取其内部的每一个字节。由于NOR flash接口非常直接地利用基于NOR闪存,可以像其他存储器那样连接,并可以在上面直接运行代码。
NAND Flash器件利用繁芜的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个引脚分时用来传送掌握、地址和数据信息。在利用NAND器件时,必须先写入驱动程序或者硬件掌握器支持,才能连续实行其他操作。以是利用上并不如NOR Flash方便随意马虎。
4,位交流
位交流也叫位反转(Bit twiddling/bit flip),即存储值由0变1或者由1变0。所有flash器件都受位交流征象的困扰。以是就必须采取缺点探测/缺点更正(EDC/ECC)算法。位反转的问题更多见于NAND闪存,NAND的供应商建议利用NAND闪存的时候,同时利用EDC/ECC算法。这个问题对付用NAND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,必须利用EDC/ECC系统以确保可靠性。
NOR flash由于物理构造的不同,很小概率涌现位反转征象,故无纠错系统。
5,坏块处理
NAND器件中的坏块是随机分布的,须要对介质进行初始化扫描以创造坏块,并将坏块标记为不可用。NOR Flash则险些无坏块或者很少,以是没有坏块处理模块。
Flash器件:
目前的flash存储器都符合PCMCIA标准,可以方便的用于各种设备上。当前有两种类型的卡:一种为Flash存储器卡,此种卡只有Flash Memory芯片组成的存储体,在利用时还需专门的软件进行管理。另一种称为Flash驱动卡,此种卡中除Flash芯片外还有由微处理器和其他逻辑电路组成的掌握电路。
1,Flash存储器卡:
Flash存储器卡也称为闪存卡(FlashCard),是利用闪存(FlashMemory)技能达到存储电子信息的存储器,一样平常运用在数码相机,掌上电脑,MP3等小型数码产品中作为存储介质,以是样子小巧,有如一张卡片,以是称之为闪存卡。根据不同的生产厂商和不同的运用,闪存卡大概有SmartMedia(SM卡)、CompactFlash(CF卡)、MultiMediaCard(MMC卡)、SecureDigital(SD卡)、MemoryStick(影象棒)、XD-PictureCard(XD卡)和微硬盘(MICRODRIVE)这些闪存卡虽然外不雅观、规格不同,但是技能事理都是相同的。
CF卡
CF卡(Compact Flash)是1994年由SanDisk最先推出的一种闪存卡,它革命性的利用了 闪存技能,对所保存的数据来说,CF卡比传统的磁盘驱动器安全性和保护性都更高。路由器、交流器等大多数的网络及电信设备及数码相机仍以CF卡 为紧张的外部储存装置。
SM卡
SM卡(Smart Media)是由东芝公司在1995年11月退出的Flash Memory存储卡,三星公司在1996年购买了生产和发卖容许,这两家公司成为紧张的SM卡厂商。SmartMedia卡是市场上常见的微存储卡(但是最大容量只有128MB),一度在MP3播放器上非常的盛行。SmartMedia卡被视为软磁盘的替代者,曾是数码相机普遍支持的存储格式,如今已是没落消亡之势。这一格式比较其他而言最大的好处是通过一个名为FlashPath的转换器,可以在标准的3.5英寸软盘驱动器内利用任何容量的SM卡。
MMC卡
MMC卡(MultiMedia Card)卡由西门子公司和首推CF的SanDisk公司于1997年联合推出,号称是目前天下上最小的Flash Memory存储卡。近年MMC卡技能已差不多完备被SD卡所代替,但由于MMC卡仍可被兼容SD卡的设备所读取,因此仍有其浸染。
MS卡
MS卡(Memory Stick)常日称为影象棒,是Sony公司研发并于1998年10月推出市场的,采取了Sony自己的外型、协议、物理格式和版权保护的一种闪存卡。MS卡的规格和同一韶光上市的MMC很相似。
SD卡
SD卡(Security Digital Memory Card,译成安全数码卡) 由松下、东芝和SanDisk联合 推出,1999年8月才首次发布,大小如一张邮票。SD读卡器对打算机来说类似一个USB的软驱的浸染,插上SD卡后的读卡器跟U盘功能是一样的,大小也和普通U盘类似。读卡器与电脑主机之间的连接都是采取USB接口,这种产品是合营数码相机而产生的。有外接式和内置式两种,不少新的个人电脑都已经内置了多功能的读卡器。
TF(MicroSD)卡
TF卡(TransFlash)由SanDisk(闪迪)公司发明创立,是一种紧张用于手机的极眇小的 快闪存储器卡,2004年重命名为MicroSD(顾名思义,便是小SD卡)。险些只有一片指甲盖的大小,主流台式机、条记本上均设有直接插槽,通过SD式读卡器连接后可以读写数据。
xD卡
xD卡(eXtreme Digital-Picture Card)是一种专门于数码相机的闪存存储卡,由富士胶 卷与奥林巴斯联合于2002年7月发布,用于取代SM卡(SmartMedia Card)。
miniSD卡
miniSD是闪迪2003年发布的极眇小型规格标准SD卡,特殊设计于移动电话上,并随卡附上minSD转接器,令它能够兼容所有配置了标准SD卡插槽的设备中。
微硬盘MD
微硬盘MD(Microdrive)最早是由IBM公司开拓并于1999年上市的一款体积非常眇小的硬盘式数据存储设备,用来对抗市情上主流的闪存产品。IBM将旗下硬盘部门卖给了日立(Hitachi)公司,因此自2003年起MicroDrive的技能与专利是由日立公司拥有。微型硬盘具有影象容量大、读写速率高有点,缺陷是较为耗电、随意马虎发热、利用寿限较短和抗震性能差。
2,Flash驱动卡
eMMC卡
eMMC ( Embedded Multi Media Card) 采取统一的MMC标准接口, 把高密度NAND Flash以及MMC Controller封装在一颗BGA芯片中。针对Flash的特性,产品内部已经包含了Flash管理技能,包括缺点探测和纠正,flash均匀擦写,坏块管理,掉电保护等技能。用户无需担心产品内部flash晶圆制程和工艺的变革,同时eMMC单颗芯片为主板内部节省更多的空间。
UFS卡
UFS (Universal Flash Storage,通用闪存存储),UFS是一种高性能接口协议,也代表利用该协议的存储设备,设计用于须要最小化功耗的运用,包括智好手机和平板电脑等移动系统以及汽车运用,其高速串行接口和优化协议可显著提高吞吐量和系统性能。
U盘
U盘(USB flash disk),据谐音也称“优盘”。U盘是闪存的一种,故有时也称作闪盘。U盘与硬盘的最大不同是,它不需物理驱动器,即插即用,且其存储容量远超过软盘,极便于携带。U盘集磁盘存储技能、闪存技能及通用串行总线技能于一体。相较于其他可携式存储设备,闪存U盘有许多优点:占空间小,常日操作速率较快(USB1.1、2.0、3.0标准),能存储较多数据,并且性能较可靠(由于没有机器设备),在读写时断开而不会破坏硬件(软盘在读写时断开立时破坏),只会丢失数据。这类的磁盘利用USB大量存储设备标准,操作系统如 Linux、 Mac OS X、Unix与 Windows中皆有内置支持。
SSD固态硬盘
SSD(Solid State Drives ,即为固态硬盘),一样平常由存储单元(Flash或DRAM)和掌握单元组成,固态硬盘是目前最主流的一种硬盘,而且在可预见的未来当中,短韶光内很难会被其他硬盘替代。SSD读写速率快、防震抗摔性、低功耗、事情温度范围大、轻便。
flash存储器的种类很多,在生活中的运用也越来越广泛,但是价格依然处于昂贵的阶段, 而这也限定了flash存储器的利用,希望flash存储器能够摆脱价格昂贵的缺陷,真正完备地进入人们的生活。
后记:
关于半导体存储根本及分类请参考:
《半导体存储发展与分类》
https://www.toutiao.com/article/7166887627948589605/?channel=&source=search_tab