NAND Flash 接口对比

  好久不写博客了，似乎已经是遥远的过去，希望能够找回过去，回去再看看那些人。

本文介绍NAND FLASH接口，搜集资料整理而来。

1.SDR和DDR

1.1 SDR(Single Data Rate)：写数据使用上升沿或下降沿来触发，因为只用上升沿或下降沿，对信号准确性要求较低。1.2 DDR(Double Data Rate)：写数据通过MCU来控制DQS信号跳变沿来触发（即上升沿和下降沿均触发），所以对信号的准确性要求较高，可以通过增加同步时钟信号来提高信号的准确性。

2. Sync和Async

2.1 Sync模式：指Flash操作时需要一个时钟源来对所村信号进行同步，提高信号采集的准确性。因为另外一个源时钟信号来进行同步，所以对FLASH的品质要求较高，如果信号不稳定，很容易导致源时钟信号与锁存信息不对应，导致数据曹阳不准确。Sync模式的FLASH一般支持Async，当品质不达标时，便采用Async模式操作。

2.2 Async模式：即不需要时钟信号来进行同步，数据通过WEN/REN来锁存。在未使用DDR的时候，Async模式为了提高效率，所以必须采用某种方式提高信号的准确性。这个时候，采用了差分信号，大幅度提升了信号的准确性，为此采用了DDR模式采样数据。

3. ONFI和Toggle

3.1 ONFI(Open Nand Flash Interface) 是由Micron、Intel、Hynix、Phison、Sony、Spansion于2006年共同创建的一个Nand Flash的接口标准，并于当年发布ONFI 1.0，支持SDR。ONFI 2.0增加了NV-DDR，支持DDR操作，不过是使用同步时钟来控制的。ONFI 3.0增加了NV-DDR2，ONFI 4.0时增加了NV-DDR3。NV-DDR2和NV-DDR4均支持DQS差分信号而不用同步时钟的，并且ONFI接口向前兼容。但接口间的转换只支持如下几种：

• SDR to NV-DDR
• SDR to NV-DDR2
• NV-DDR to SDR
• NV-DDR2 to SDR

3.2 Toggle 是Samsung和Toshiba以DDR为基础指定的Flash接口标准，是为了对抗ONFI标准。Toggle 1.0对DDR1，Toggle 2.0对应DDR2。Toggle接口的Flash一般也支持切换到Legacy接口(即SDR，和ONFI 1.0是相同的)，Toggle接口FLASH一般启动时是Legacy Mode，需要设置才能进入Toggle Mode(DDR1/DDR2)，同样在Toggle模式下，也可以设置命令序列进入Legacy模式。

 

4. ONFI和Toggle对比

两种接口大部分都是一样的，不同点如下：

Toggle同步模式下不用clock，写数据用DQS差分信号条边沿触发，读数据用Host发REN差分信号跳变沿发送request，DQS跳变沿输出数据。

ONFI同步模式下有clock，数据、命令、地址都要与clock同步，但是DQS、clock都不是差分信号，所以边沿容易受干扰。ONFI 3.0里面有NV DDR2模式，就和Toggle一样了，不再用clock，用DQS和REN差分信号。

 

Frequency

10 MHz

20 MHz

28 MHz

33 MHz

40 MHz

50 MHz

66 MHz

83 MHz

100 MHz

133 MHz

166 MHz

200 MHz

267 MHz

333 MHz

400 MHz

ONFI SDR

Mode 0

Mode 1

Mode 2

Mode 3

Mode 4

Mode 5

ONFI NV-DDR

Mode 0

Mode 1

Mode 2

Mode 3

Mode 4

Mode 5

ONFI NV-DDR2

Mode 0

Mode 1

Mode 2

Mode 3

Mode 4

Mode 5

Mode 6

Mode 7

Mode 8

Mode 9

Mode 10

ONFI NV-DDR3

Mode 0

Mode 1

Mode 2

Mode 3

Mode 4

Mode 5

Mode 6

Mode 7

Mode 8

Mode 9

Mode 10

Pre-Toggle

Support

Support

Toggle 1/2/3

Support

Support

Support

Support

Support

Support

Support

Support

Support

Support

Support

ONFI接口和Toggle接口具有以下特性：

• ONFI2.0开始支持NV-DDR模式，其支持的最大频率为66MHz，ONFI2.1将其提升至100
• ONFI3.0开始支持NV-DDR2，最大频率为200MHz，ONFI3.2将其提升至267MHz
• ONFI4.0开始支持NV-DDR3，并同步将其与NV-DDR2的最大频率提升至400MHz
• Pre-Toggle仅支持SDR模式，最大支持至50MHz
• Toggle1/2/3最大支持至400MHz

 

5. 接口信号定义对比

ONFI接口中不同模式下DQS定义及使用方法不同

ONFI接口中不同模式下RE#定义及使用方法不同

ONFI接口中WE#定义及使用方法不同

6. 功能框图对比