海力士EMMC5.0及5.1系列对比详解
SK hynix e-NAND由NAND flash和MMC控制器组成。
e-NAND具有内置的智能控制器，用于管理接口协议、磨损均衡、坏块管理、垃圾收集和ECC。e-NAND保护数据内容免受主机突然断电故障。
e-NAND兼容JEDEC标准的eMMC5.1规范。
一、概述
•总线模式
-数据总线宽度：1位（默认），4位，8位
-数据总线宽度：1位（默认），4位，8位
-MMC开关时钟频率：0~200MHz
-MMCI/F启动频率：0~52MHz
•电压范围
-Vcc(NAND)：2.7V-3.6V
-Vccq（控制器）：1.7V-1.95V/2.7V~3.3V
•温度
-操作温度（-25℃~+85℃）
-存储温度（-40℃~+85℃）
•其他特征
-HS400，HS200
-HPI，BKOPS，BKOP操作控制
-打包CMD，CMD排队
-缓存，缓存屏障，缓存刷新报告
-分区，RPMB，RPMB吞吐量改进
-丢弃，修剪，擦除，消毒
-写保护，安全写保护
-锁定/解锁
-PON，睡眠/唤醒
-可靠的写启动功能，启动分区
-HW/SW重置
-现场固件更新
-可配置的驱动程序强度
-健康（智能）报告
-生产状态意识
-安全删除类型
-数据频闪板引脚，增强型数据频闪板（在eMMC5.1中添加了粗体功能）
二、功耗
在运行期间的有功功耗
• Temperature : 25℃
• 平均电流消耗：100 ms周期以上
• 峰值电流消耗：期间超过20us
•Vcc：3.3V
•Vccq：1.8V
三、e-NAND新功能(eMMC5.0和eMMC5.1)
1、 eMMC5.0新功能
•HS400模式
e-NAND支持HS400信令，通过200MHz的DDR时钟频率实现400MB/s的总线速度。HS400模式只支持8位的总线宽度和1.8V的Vccq。由于速度较快，主机可能需要有一个可调的采样点来可靠地使用DS引脚接收传入的数据(读取数据和CRC响应)。e-NAND支持最多5个驱动器强度。
•现场固件更新(FFU)
要下载一个新的固件，e-NAND需要按照JEDEC标准的指令序列。SKhynixe-NAND仅支持手动模式(不支持MODE_OPERATION_CODES)。有关更多细节，请参见下面的图表和注册表。
•运行状况（智能）报告
使用此功能用于监控设备状态，防止错误和故障。主机可以用EXT_CSD作为以下注册表来检查设备信息。
•生产状态意识
这个新特性是为eMMC5.0 JEDEC规范添加的。以防止设备焊接过程中的数据中断。对于这个特性的实现，e-NAND只支持手动模式，而PRODUCT_STATE_AWARENESS_TIMEOUT为0x17（最大值）。有关详细信息，请参见以下流程图和注册表。
•睡眠通知
当主机打算在将设备移动到休眠状态后关闭Vcc时，它可以使用关机通知。添加了一些功能来澄清在启用关机通知时进入睡眠模式的规范。
•安全移除类型
此功能用于在清除操作期间如何从物理内存中删除信息。
2、 eMMC5.1新功能
•命令排队
e-NAND管理一个内部任务队列，主机可以将数据传输任务排队以实现高效操作。
•缓存屏障
在某些情况下，主机对立即刷新数据不感兴趣，但是它希望在不同缓存的数据之间保持顺序。冲洗可以被设备延迟到一些稍后的空闲时间。
屏障命令通过刷新命令避免了长时间的延迟。
•缓存冲洗报告
对于按顺序方式刷新缓存数据的设备，缓存屏障命令是冗余的，并对设备和主机造成不必要的开销。
•BKOP控制
该功能允许主机向设备指示，希望它是否需要通过写入BKOPS_START字段来定期手动启动后台操作。
•安全写入保护
在主机上运行的任何应用程序都可以通过更新与写保护相关的EXT_CSD字段，如USER_WP[171]、BOOT_WP[173]，通过发布CMD6、CMD8、CMD28和CMD29（遗留模式）来发出写保护。然而，在遗留模式中也存在一些弱点。为了防止未经授权的更改，主机应进入安全写保护模式。
在安全的WP模式下，只有当SECURE_WP_MASK字段为0x1时，才能更新与WP相关的EXT_CSDs(EXT_CSD[171]，[173])；
通过只允许RPMB方法更新SECURE_WP_MASK的寄存器来提供安全性；
增加了自动写保护模式，防止了电源控制安全攻击造成的安全漏洞。
•Enhanced strobe
在增强频闪器模式数据OUT中，CRC响应和CMD响应都与频闪仪时钟同步。CMD响应输出信号和频闪时钟之间的时间关系与数据输出到频闪时钟所定义的相同。
•RPMB吞吐量提高
该特性被提出用于RPMB写入数据大小，以提高eMMC5.1规范中的RPMB吞吐量。在eMMC5.0规范中，REL_WR_SEC_C[222]寄存器应设置为1(因此粒度始终为512B)。
对于可靠的写入RPMB分区，有块计数不能超过REL_WR_SEC_C x512B的大小的限制。在eMMC5.1中，受支持的RPMB写访问大小分别为256B、512B和8KB。
四、e-NAND一般参数
•时序
•供电
在e-NAND中，Vcc用于NAND核心电压和NAND接口；Vccq用于控制器核心和e-NAND接口电压，如图所示。铁芯调节器是可选的，仅当内部铁芯逻辑电压由Vccq调节时才需要。一个Creg电容器必须连接到VDDi端子，以稳定系统上的调节器输出。
e-NAND支持一个或多种Vcc和Vccq的组合，如表18所示。
可用的电压配置如表19所示。
•硬件设计参考
