NorFlash、NandFlash 和 eMMC 的比較

閃存是一種非易失性 EEPROM，用于在計(jì)算機(jī) (PC) 和數(shù)字設(shè)備之間存儲(chǔ)和傳輸數(shù)據(jù)，可以電擦除和重新編程。它有兩種主要類型：NOR型閃存和NAND型閃存。eMMC是一種內(nèi)部存儲(chǔ)卡，其架構(gòu)將MMC（MultiMediaCard）放入小型球柵陣列（BGA）IC封裝中，用于電路板，廣泛應(yīng)用于便攜式設(shè)備。由于大多數(shù)時(shí)候閃存只用于存儲(chǔ)少量代碼，因此更適合，而NAND是高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度的理想解決方案。本技術(shù)說明討論了三者之間的差異。

什么是閃存？

目錄

NOR閃存是當(dāng)今市場(chǎng)上的兩大主要技術(shù)之一。英特爾于1988年率先開發(fā)出NOR閃存技術(shù)，在閃存失硬領(lǐng)域中，使EPROM（電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器）和EEPROM（電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器）的位置降級(jí)。然后，東芝在1989年發(fā)布了NAND Flash結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)降低每比特成本，并且具有更高的性能，并且可以像磁盤一樣通過接口輕松升級(jí)。NOR flash的特性是XIP（就地執(zhí)行）。因此應(yīng)用程序可以在Flash 內(nèi)部運(yùn)行，而不是將代碼讀入RAM 系統(tǒng)。NOR的傳輸效率高，1-4mb小容量性價(jià)比高，但寫入和擦除速度低，極大地影響了其性能。NAND' s 結(jié)構(gòu)提供極高的單元密度，并且可以實(shí)現(xiàn)高存儲(chǔ)密度，并且可以快速寫入和擦除。應(yīng)用NAND的難點(diǎn)在于flash的管理需要特殊的系統(tǒng)接口。讀NOR一般比NAND快，NAND的寫比NOR快很多，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮。

它提供了完整的地址和數(shù)據(jù)總線，并允許隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的任何區(qū)域，非常適合替換舊的 ROM 芯片。當(dāng)時(shí)，ROM 芯片主要用于存儲(chǔ)幾乎不需要更新的代碼，例如計(jì)算機(jī)的 BIOS 或機(jī)頂盒的固件。NOR 閃存可以承受 10, 000 到 1, 000, 000 次擦除周期，并且是早期可移動(dòng)閃存存儲(chǔ)介質(zhì)的基礎(chǔ)。緊湊型閃存最初基于 NOR 閃存，但后來轉(zhuǎn)向成本較低的 NAND 閃存。

NAND閃存是閃存的一種，內(nèi)部采用非線性宏模式，為固態(tài)大內(nèi)存的實(shí)現(xiàn)提供了廉價(jià)有效的解決方案。它是在 NOR 生產(chǎn)一年后由東芝開發(fā)的。Nand閃存具有容量大、改寫速度快的優(yōu)點(diǎn)，適用于海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。NAND 閃存具有更快的擦除時(shí)間和更小的每個(gè)存儲(chǔ)單元的面積，這使得 NAND 閃存具有比 NOR 更高的存儲(chǔ)密度和更低的每比特成本。它也可以比 NOR flash 擦除 10 倍以上。雖然 NAND 閃存的 I/O 接口不會(huì)隨機(jī)訪問外部地址總線，但必須以基于塊的方式讀取，而 NAND 閃存的塊大小通常為數(shù)百至數(shù)千位。
由于大多數(shù)微處理器和微控制器需要字節(jié)級(jí)隨機(jī)訪問，因此 NAND 閃存不是用于加載程序的 ROM 的良好替代品。從這個(gè)角度來看，NAND閃存更像是CD或硬盤等二級(jí)存儲(chǔ)設(shè)備。NAND 閃存非常適合存儲(chǔ)卡等大型存儲(chǔ)設(shè)備。第一個(gè)基于 NAND 閃存創(chuàng)建的可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)是智能介質(zhì)。

NAND閃存在業(yè)界應(yīng)用廣泛，如數(shù)碼相機(jī)、MP3播放器存儲(chǔ)卡、壓縮U盤等嵌入式產(chǎn)品。

eMMC（Embedded MultiMediaCard）是MMC協(xié)會(huì)制定的嵌入式存儲(chǔ)器標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，主要針對(duì)手機(jī)或平板電腦等產(chǎn)品。eMMC 將控制器集成到封裝中，提供標(biāo)準(zhǔn)接口并管理閃存，使手機(jī)制造商能夠?qū)Ｗ⒂诋a(chǎn)品開發(fā)的其他部分并減少產(chǎn)品上市所需的時(shí)間。相當(dāng)于Nand flash+主控IC。eMMC 的接口速度高達(dá)每秒 52Mb，并且具有快速和可擴(kuò)展的性能。接口電壓可以是1.8V或3.3V。它們的特性對(duì)于尋求減少光刻尺寸和成本的 NAND 供應(yīng)商同樣重要。

它由一個(gè)帶有 MMC 接口的嵌入式存儲(chǔ)解決方案、閃存設(shè)備和主控制器組成。所有這些都采用小型 BGA 封裝。接口速度高達(dá)每秒52Mb，eMMC具有快速和可擴(kuò)展的性能。接口電壓可以是1.8v或3.3v。

eMMC 用于具有高存儲(chǔ)容量的消費(fèi)電子產(chǎn)品。eMMC 已被用于 2011 年量產(chǎn)的一些最熱門的產(chǎn)品，例如 Palm Pre、Amazon Kindle II 和 Flip MinoHD。為了查明這些產(chǎn)品到底使用了什么樣的內(nèi)存，iSuppli通過拆機(jī)分析業(yè)務(wù)對(duì)其進(jìn)行了拆解，發(fā)現(xiàn)里面有eMMC。

1) 精益設(shè)計(jì)

eMMC 是目前最流行的移動(dòng)設(shè)備本地存儲(chǔ)解決方案，它旨在簡(jiǎn)化手機(jī)內(nèi)存設(shè)計(jì)，由于品牌不同，包括三星 NAND Flash 芯片、KingMax、東芝或海力士、美光等，因此需要根據(jù)各家公司的產(chǎn)品和技術(shù)特點(diǎn)要重新設(shè)計(jì)，以往NAND Flash芯片沒有技術(shù)通用的標(biāo)簽。

2）更新速度快

NAND Flash工藝技術(shù)每一次變化，包括從70納米到50納米，從40納米到30納米的工藝技術(shù)，手機(jī)客戶也需要重新設(shè)計(jì)，但每年半導(dǎo)體產(chǎn)品的技術(shù)都會(huì)從舊的中脫穎而出以及內(nèi)存問題也拖累了新手機(jī)的速度，所以隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，所有的存儲(chǔ)和管理如eMMC NAND Flash控制芯片封裝在1 MCP概念中都會(huì)流行起來。

3）運(yùn)行速度提升

eMMC 的設(shè)計(jì)理念是簡(jiǎn)化手機(jī)內(nèi)存的使用。它將NAND Flash芯片和控制芯片設(shè)計(jì)成一個(gè)MCP芯片。手機(jī)客戶只需要購買eMMC芯片并將其放入新手機(jī)中，無需處理其他復(fù)雜的NAND Flash兼容性和管理問題。

閃存是非易失性存儲(chǔ)器，可以擦除并重新編程為一個(gè)存儲(chǔ)單元塊，稱為塊。寫入任何閃存設(shè)備只能在空或已擦除的單元中完成，因此在大多數(shù)情況下必須在寫入設(shè)備之前完成擦除。雖然 NAND 設(shè)備易于擦除，但 NOR 要求在擦除之前將目標(biāo)塊中的所有位都寫入 0。

由于 NOR 設(shè)備的擦除是在 64 到 128KB 的塊中進(jìn)行的，因此寫/擦除操作需要 5s；相比之下，NAND 設(shè)備的擦除是在 8 到 32 KB 的塊中執(zhí)行的，最多需要 4 毫秒來執(zhí)行相同的操作。

擦除過程中塊大小的差異進(jìn)一步擴(kuò)大了 NOR 和 NAND 之間的性能差距，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，對(duì)于給定的一組寫入（尤其是更新小文件時(shí)），必須在基于 Nor 的單元中執(zhí)行更多擦除操作。因此，在選擇存儲(chǔ)解決方案時(shí)，設(shè)計(jì)人員必須權(quán)衡以下因素。

1) NOR 的讀取速度比 NAND 略快。

2）NAND的寫入速度比NOR快很多。

3）NAND的4ms擦除速度遠(yuǎn)快于NOR的5s。

4) 大多數(shù)寫操作都需要先進(jìn)行擦除操作。

5）NAND的擦除單元更小，擦除電路更少。

此外，NAND的實(shí)際應(yīng)用比NOR復(fù)雜得多。NOR可以直接使用，也可以直接運(yùn)行上面的代碼。但是NAND需要I/O接口，所以需要驅(qū)動(dòng)才能使用。事實(shí)上，當(dāng)今流行的操作系統(tǒng)支持用于 NAND 結(jié)構(gòu)的閃存。此外，Linux 內(nèi)核為 NAND 結(jié)構(gòu)提供 Flash 支持。

eMMC 廣泛用于高性能應(yīng)用，例如便攜式消費(fèi)電子產(chǎn)品，例如智能手機(jī)、數(shù)字平板電腦、多媒體播放器、PDA、導(dǎo)航系統(tǒng)和數(shù)碼相機(jī)。

NAND閃存單元的尺寸幾乎是NOR器件的一半，而且由于生產(chǎn)工藝更簡(jiǎn)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，從而相應(yīng)地降低了價(jià)格。

NOR閃存以1～16MB容量占據(jù)閃存市場(chǎng)的絕大部分，而NAND閃存僅用于8～128MB的B類產(chǎn)品，也就是說NOR主要用于代碼存儲(chǔ)和存儲(chǔ)介質(zhì)。NAND 適用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，其中 NAND 在 CompactFlash、Secure Digital、PC Cards 和 MMC 存儲(chǔ)卡市場(chǎng)中占有最大份額。

eMMC 存儲(chǔ)器在方便的嵌入式封裝中隱藏了閃存技術(shù)的復(fù)雜性。因此，這減少了芯片開發(fā)人員的時(shí)間和成本。此外，通過將嵌入式控制器集成到存儲(chǔ)芯片中，無需為所有類型的NAND存儲(chǔ)器開發(fā)接口軟件。

NAND 閃存數(shù)據(jù)以位模式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中。通常，一個(gè)單元中只能存儲(chǔ)一位。這些單元以8或16個(gè)單元連接到位線，形成所謂的字節(jié)（x8）/字（x16），也就是NAND Device的位寬。這些線又會(huì)形成頁（NAND Flash有多種結(jié)構(gòu)。NAND Flash的讀寫數(shù)據(jù)是頁，擦除數(shù)據(jù)是塊。這樣可以形成三種類型的地址：

1）列地址：寄存器的起始地址

2) 頁面地址

3) 區(qū)塊地址

eMMC 是指由集成在同一硅板上的閃存和閃存控制器組成的封裝。其安全擦除和修整以及高優(yōu)先級(jí)中斷非常滿足對(duì)高性能和安全性的需求。

采用閃存介質(zhì)時(shí)，應(yīng)考慮可靠性。對(duì)于需要擴(kuò)展 MTBF 的系統(tǒng)，閃存是一種出色的存儲(chǔ)解決方案。NAND flash每塊最大接觸次數(shù)為百萬次，NOR為10萬次。 除了10比1的塊擦除周期優(yōu)勢(shì)外，典型的NAND塊比NOR器件小八倍，每個(gè)NAND塊刪除一個(gè)在給定的時(shí)間內(nèi)少一點(diǎn)。

Flash 還具有比硬盤更好的動(dòng)態(tài)抗震性。這些特性正是閃存在移動(dòng)設(shè)備上如此廣泛使用的原因。閃存還有一個(gè)特點(diǎn)：制成存儲(chǔ)卡時(shí)非?？煽?，即使浸入水中也能承受高壓和極端溫度。Flash 寫入通常比讀取慢得多。

eMMC v4.41 標(biāo)準(zhǔn)提供了更好的性能、安全性和可靠性特性，例如高優(yōu)先級(jí)中斷和安全擦除。eMMC 應(yīng)用市場(chǎng)逐年擴(kuò)大。

關(guān)于 NorFlash、NandFlash 和 eMMC 的常見問題

1. NOR閃存代表什么？
NOR 閃存是兩種流行的閃存類型之一。另一個(gè)是較新的 NAND 閃存。閃存是可以電擦除和重新編程的非易失性計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器。非易失性意味著不需要電源來維持存儲(chǔ)在芯片上的信息。

2. NOR閃存有什么用？
什么是 NOR 閃存？NOR 閃存最常用于需要寫入和讀取單個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的應(yīng)用，并且最常用于需要隨機(jī)訪問和就地執(zhí)行訪問技術(shù)的應(yīng)用。

3、NAND閃存是什么意思？
NAND 閃存是一種非易失性存儲(chǔ)技術(shù)，不需要電源來保留數(shù)據(jù)。一個(gè)日常的例子是手機(jī)，其中的 NAND 閃存（或有時(shí)稱為內(nèi)存芯片）是將照片、視頻和音樂等數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)在 microSD 卡上的地方。

4. NAND 閃存是如何工作的？
NAND 閃存。NAND 閃存也使用浮柵晶體管，但它們的連接方式類似于 NAND 門：幾個(gè)晶體管串聯(lián)連接，只有當(dāng)所有字線都被拉高時(shí)（在晶體管的上方），位線才會(huì)被拉低VT）。

5、NAND和NOR有什么區(qū)別？
NOR 和 NAND 閃存在架構(gòu)和用途上有所不同。NOR 存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)代碼和執(zhí)行。允許快速隨機(jī)訪問內(nèi)存陣列中的任何位置。NAND 存儲(chǔ)器用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

6. NAND flash 能用多久？
大約 10 年
作為一個(gè)準(zhǔn)則，大多數(shù)制造商表示他們的閃存設(shè)備的數(shù)據(jù)保留時(shí)間大約為 10 年，但與耐久性一樣，有許多不同的因素會(huì)影響相關(guān)存儲(chǔ)設(shè)備的實(shí)際數(shù)據(jù)保留時(shí)間。

6. NAND flash 能用多久？
大約 10 年
作為一個(gè)準(zhǔn)則，大多數(shù)制造商表示他們的閃存設(shè)備的數(shù)據(jù)保留時(shí)間大約為 10 年，但與耐久性一樣，有許多不同的因素會(huì)影響相關(guān)存儲(chǔ)設(shè)備的實(shí)際數(shù)據(jù)保留時(shí)間。

7、eMMC是什么意思？
嵌入式多媒體卡
eMMC 是“嵌入式多媒體卡”的縮寫，是指由集成在同一硅片上的閃存和閃存控制器組成的封裝。

8. eMMC 和 HDD 哪個(gè)更好？
嵌入式多媒體卡或 eMMC 是比固態(tài)驅(qū)動(dòng)器更實(shí)惠且速度更慢的基于閃存的存儲(chǔ)。eMMC 通常用于智能手機(jī)和其他消費(fèi)電子設(shè)備，但也用于個(gè)人電腦。在日常使用中，eMMC 存儲(chǔ)的性能介于 HDD 和 SSD 之間。

9、eMMC可以換成SSD嗎？
eMMC 存儲(chǔ)甚至不被視為硬盤驅(qū)動(dòng)器，而且，它們將被焊接到筆記本電腦板上。不可能輕易更換它。... 實(shí)際上，如果您的筆記本電腦確實(shí)有一個(gè)免費(fèi)的 SATA 端口，您可以使用內(nèi)部硬盤驅(qū)動(dòng)器或 SSD 對(duì)其進(jìn)行升級(jí)。

10. eMMC內(nèi)存可以換嗎？
不幸的是，emmc 焊接在設(shè)備的主板上，因此無法對(duì)其進(jìn)行升級(jí)。有可能在那里安裝 Windows 10，但 32GB 的存儲(chǔ)空間是一個(gè)嚴(yán)重的限制。