nor flash和nand flash的区别

NOR NAND 是现在市场上两种主要的非易失闪存技术。 Intel 1988 年首先开发出 NOR flash 技术,彻底改变了原先由 EPROM EEPROM 一统天下的局面。紧接着, 1989 年,东芝公司发表了 NAND flash 结构,强调降低每比特的成本,更高的性能,并且象磁盘一样可以通过接口轻松升级。
一、存储数据的原理
两种闪存都是用三端器件作为存储单元,分别为源极、漏极和栅极,与场效应管的工作原理相同,主要是利用电场的效应来控制源极与漏极之间的通断,栅极的电流消耗极小,不同的是场效应管为单栅极结构,而FLASH为双栅极结构,在栅极与硅衬底之间增加了一个浮置栅极。
浮置栅极是由氮化物夹在两层二氧化硅材料之间构成的,中间的氮化物就是可以存储电荷的电荷势阱。上下两层氧化物的厚度大于50埃,以避免发生击穿。
二、浮栅的重放电
向数据单元内写入数据的过程就是向电荷势阱注入电荷的过程,写入数据有两种技术,热电子注入(hot electron injection)F-N隧道效应(Fowler Nordheim tunneling),前一种是通过源极给浮栅充电,后一种是通过硅基层给浮栅充电。NORFLASH通过热电子注入方式给浮栅充电,而NAND则通过 F-N隧道效应给浮栅充电。
在写入新数据之前,必须先将原来的数据擦除,这点跟硬盘不同,也就是将浮栅的电荷放掉,两种FLASH都是通过F-N隧道效应放电。
三、连接和编址方式
两种FLASH具有相同的存储单元,工作原理也一样,为了缩短存取时间并不是对每个单元进行单独的存取操作,而是对一定数量的存取单元进行集体操作, NANDFLASH各存储单元之间是串联的,而NORFLASH各单元之间是并联的;为了对全部的存储单元有效管理,必须对存储单元进行统一编址。
  
NAND器件使用复用的I/O口存取数据,8个引脚分时用来传送控制、地址和数据信息。 NAND 的全部存储单元分为若干个块,每个块又分为若干个页,每个页是 512byte ,就是 512 8 位数,就是说每个页有 512 条位线,每条位线下有 8 个存储单元;所以 NAND 每次读取数据时都是制定块地址、页地址、列地址列地址就是读的页内起始地址)。每页存储的数据正好跟硬盘的一个扇区存储的数据相同,这是设计时为了方便与磁盘进行数据交换而特意安排的,那么块就类似硬盘的簇;容量不同,块的数量不同,组成块的页的数量也不同。 NAND FLASH 的读写操作是以页为基本单位,写入数据也是首先在页面缓冲区内缓冲,数据首先写入这里,再写命令后,再统一写入页内,因此每次改写一个字节,都要重写整个页,因为它只支持页写,而且如果页内有未擦除的部分,则无法编程,在写入前必须保证页是空的。

NOR的每个存储单元以并联的方式连接到位线,它带有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。方便对每一位进行随机存取,它不需要驱动;具有专用的地址线,可以实现一次性的直接寻址;缩短了FLASH对处理器指令的执行时间。

四、性能
1
、速度
在写数据和擦除数据时,NAND由于支持整块擦写操作,所以速度比NOR要快得多,两者相差近千倍;读取时,由于NAND要先向芯片发送地址信息进行寻址才能开始读写数据,而它的地址信息包括块号、块内页号和页内字节号等部分,要顺序选择才能定位到要操作的字节;这样每进行一次数据访问需要经过三次寻址,至少要三个时钟周期。

NOR FLASH的操作则是以字或字节为单位进行的,直接读取,所以读取数据时,NOR有明显优势。但擦除是扇区操作的。
2
、容量和成本
   
NORFLASH的每个存储单元与位线相连,增加了芯片内位线的数量,不利于存储密度的提高。所以在面积和工艺相同的情况下,NANDFLASH的容量比NOR要大得多,生产成本更低,也更容易生产大容量的芯片。

NOR FLASH占据了容量为116MB闪存市场的大部分,而NAND flash只是用在8128MB的产品当中,这也说明NOR主要应用在代码存储介质中,NAND适合于数据存储,NANDCompactFlashSecure DigitalPC CardsMMC存储卡市场上所占份额最大。
3
、易用性

   
NAND FLASHI/O端口采用复用的数据线和地址线,必须先通过寄存器串行地进行数据存取,各个产品或厂商对信号的定义不同,增加了应用的难度;在使用NAND器件时,必须先写入驱动程序,才能继续执行其他操作。向NAND器件写入信息需要相当的技巧,因为设计师绝不能向坏块写入,这就意味着在NAND器件上自始至终都必须进行虚拟映射。

NOR FLASH有专用的地址引脚来寻址,较容易与其它芯片进行连接,另外还支持本地执行,应用程序可以直接在FLASH内部运行,可以简化产品设计。
4
、可靠性
   
NAND FLASH相邻单元之间较易发生位翻转而导致坏块出现,而且是随机分布的,如果想在生产过程中消除坏块会导致成品率太低、性价比很差,所以在出厂前要在高温、高压条件下检测生产过程中产生的坏块,写入坏块标记,防止使用时向坏块写入数据;但在使用过程中还难免产生新的坏块,所以在使用的时候要配合 EDC/ECC(错误探测/错误更正)BBM(坏块管理)等软件措施来保障数据的可靠性。坏块管理软件能够发现并更换一个读写失败的区块,将数据复制到一个有效的区块。
5
、耐久性
   
FLASH由于写入和擦除数据时会导致介质的氧化降解,导致芯片老化,在这个方面NOR尤甚,所以并不适合频繁地擦写,NAND的擦写次数是100万次,而NOR只有10万次。

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