EEPROM、EPROM、FLASH 的区别总结

EEPROM、EPROM、FLASH 的区别总结
(2009-10-23 08:58:52)
EEPROM,EPROM,FLASH 都是基于一种浮栅管单元(Floating gate transister)的结构。
EPROM的浮栅处于绝缘的二氧化硅层中，充入的电子只能用紫外线的能量来激出，EEPROM
的单元是由FLOTOX(Floating- gate tuneling oxide transister)及一个附加的
Transister组成，由于FLOTOX的特性及两管结构，所以可以单元读/写。技术上，FLASH
是结合EPROM和EEPROM技术达到的，很多FLASH使用雪崩热电子注入方式来编程，擦除
和EEPROM 一样用 Fowler-Nordheim tuneling。但主要的不同是，FLASH对芯片提供大块
或整块的擦除，这就降低了设计的复杂性，它可以不要 EEPROM单元里那个多余的
Tansister，所以可以做到高集成度，大容量，另FLASH的浮栅工艺上也不同，写入速度
更快。
其实对于用户来说，EEPROM和FLASH 的最主要的区别就是
1.EEPROM 可以按“位”擦写，而FLASH 只能一大片一大片的擦。
2.EEPROM 一般容量都不大，如果大的话，EEPROM相对与FLASH 就没有价格上的优势
了。市面上卖的stand alone 的EERPOM 一般都是在64KBIT 以下，而FLASH 一般都是
8MEG BIT 以上（NOR 型）。
3.读的速度的话，应该不是两者的差别，只是EERPOM一般用于低端产品，读的速度
不需要那么快，真要做的话，其实也是可以做的和FLASH差不多。
4.因为EEPROM 的存储单元是两个管子而FLASH 是一个（SST 的除外，类似于两管），
所以CYCLING 的话，EEPROM比FLASH 要好一些，到1000K 次也没有问题的。
总的来说，对与用户来说，EEPROM 和FLASH 没有大的区别，只是EEPROM 是低端产品，
容量低，价格便宜，但是稳定性较FLASH要好一些。
但对于EEPROM和FLASH 的设计来说，FLASH则要难的多，不论是从工艺上的还是从
外围电路设计上来说。
Flash memory指的是“闪存”，所谓“闪存”，它也是一种非易失性的内存，属于
EEPROM的改进产品。它的最大特点是必须按块(Block)擦除(每个区块的大小不定，不同厂
家的产品有不同的规格)， 而EEPROM则可以一次只擦除一个字节(Byte)。目前“闪存”
被广泛用在PC机的主板上，用来保存BIOS程序，便于进行程序的升级。其另外一大应用
领域是用来作为硬盘的替代品，具有抗震、速度快、无噪声、耗电低的优点，但是将其用
来取代RAM就显得不合适，因为RAM需要能够按字节改写，而Flash ROM做不到。
ROM和RAM 指的都是半导体存储器，ROM是Read Only Memory的缩写，RAM是Random
Access Memory的缩写。ROM在系统停止供电的时候仍然可以保持数据，而RAM通常都是
在掉电之后就丢失数据，典型的RAM就是计算机的内存。
RAM有两大类，一种称为静态RAM(Static RAM/SRAM)，SRAM速度非常快，是目前读写
最快的存储设备了，但是它也非常昂贵，所以只在要求很苛刻的地方使用，譬如CPU的一
级缓冲，二级缓冲。另一种称为动态RAM(Dynamic RAM/DRAM)，DRAM 保留数据的时间很短，
速度也比SRAM慢，不过它还是比任何的ROM都要快，但从价格上来说DRAM相比SRAM要
便宜很多，计算机内存就是DRAM的。
DRAM 分为很多种，常见的主要有FPRAM/FastPage、EDORAM、SDRAM、DDR RAM、RDRAM、
SGRAM以及WRAM等，这里介绍其中的一种DDR RAM。DDR RAM(Date-Rate RAM)也称作DDR
SDRAM，这种改进型的RAM和SDRAM是基本一样的，不同之处在于它可以在一个时钟读写
两次数据，这样就使得数据传输速度加倍了。这是目前电脑中用得最多的内存，而且它有
着成本优势，事实上击败了Intel的另外一种内存标准-Rambus DRAM。在很多高端的显卡
上，也配备了高速DDR RAM来提高带宽，这可以大幅度提高3D加速卡的像素渲染能力。
ROM也有很多种，PROM是可编程的ROM，PROM和EPROM(可擦除可编程ROM)两者区别
是，PROM是一次性的，也就是软件灌入后，就无法修改了，这种是早期的产品，现在已经
不可能使用了，而EPROM 是通过紫外光的照射擦出原先的程序，是一种通用的存储器。另
外一种EEPROM是通过电子擦出，价格很高，写入时间很长，写入很慢。
举个例子，手机软件一般放在EEPROM中，我们打电话，有些最后拨打的号码，暂时
是存在SRAM中的，不是马上写入通过记录(通话记录保存在EEPROM中)，因为当时有很重
要工作(通话)要做，如果写入，漫长的等待是让用户忍无可忍的。
FLASH存储器又称闪存，它结合了ROM和RAM的长处，不仅具备电子可擦出可编程
(EEPROM)的性能，还不会断电丢失数据同时可以快速读取数据 (NVRAM的优势)，U盘和
MP3里用的就是这种存储器。在过去的20年里，嵌入式系统一直使用ROM(EPROM)作为它
们的存储设备，然而近年来 Flash全面代替了ROM(EPROM)在嵌入式系统中的地位，用作
存储Bootloader以及操作系统或者程序代码或者直接当硬盘使用(U盘)。
目前Flash主要有两种NOR Flash和NADN Flash。NOR Flash 的读取和我们常见的
SDRAM的读取是一样，用户可以直接运行装载在NOR FLASH 里面的代码，这样可以减少
SRAM的容量从而节约了成本。NAND Flash没有采取内存的随机读取技术，它的读取是以
一次读取一快的形式来进行的，通常是一次读取512个字节，采用这种技术的Flash比较
廉价。用户不能直接运行NAND Flash上的代码，因此好多使用NAND Flash的开发板除了
使用NAND Flah以外，还作上了一块小的NOR Flash来运行启动代码。
一般小容量的用NOR Flash，因为其读取速度快，多用来存储操作系统等重要信息，
而大容量的用NAND FLASH，最常见的NAND FLASH应用是嵌入式系统采用的DOC(Disk On
Chip)和我们通常用的"闪盘"，可以在线擦除。目前市面上的FLASH 主要来自Intel，AMD，
Fujitsu和Toshiba，而生产NAND Flash的主要厂家有Samsung和Toshiba。
SRAM 是Static Random Access Memory的缩写，中文含义为静态随机访问存储器，
它是一种类型的半导体存储器。"静态"是指只要不掉电，存储在SRAM中的数据就不会丢
失。这一点与动态RAM(DRAM)不同，DRAM需要进行周期性的刷新操作。 然后，我们不应
将SRAM与只读存储器(ROM)和Flash Memory相混淆，因为SRAM是一种易失性存储器，它
只有在电源保持连续供应的情况下才能够保持数据。"随机访问"是指存储器的内容可以以
任何顺序访问，而不管前一次访问的是哪一个位置。
SRAM 中的每一位均存储在四个晶体管当中，这四个晶体管组成了两个交叉耦合反向器。
这个存储单元具有两个稳定状态，通常表示为0和1。另外还需要两个访问晶体管用于控
制读或写操作过程中存储单元的访问。因此，一个存储位通常需要六个MOSFET。对称的电
路结构使得SRAM的访问速度要快于DRAM。 SRAM比DRAM访问速度快的另外一个原因是
SRAM可以一次接收所有的地址位，而DRAM则使用行地址和列地址复用的结构。
SRAM不应该与SDRAM相混淆，SDRAM代表的是同步DRAM(Synchronous DRAM)，这与
SRAM是完全不同的。SRAM也不应该与PSRAM相混淆，PSRAM是一种伪装成SRAM 的DRAM。
从晶体管的类型分，SRAM可以分为双极性与CMOS两种。从功能上分，SRAM可以分为
异步SRAM 和同步SRAM(SSRAM)。异步SRAM的访问独立于时钟，数据输入和输出都由地址
的变化控制。同步SRAM的所有访问都在时钟的上升/下降沿启动。地址、数据输入和其它
控制信号均于时钟信号相关。