【FLASH存储器系列十三】Nand flash出厂就有坏块，NOR flash有吗？

        前面我们在分析flash存储原理时，提到了nand flash的寿命通常比nor flash长，原因是由于nor flash擦除时隧穿通道集中，所以此处的隧道氧化层更容易在多次电子隧穿后损坏，所以nor flash的擦除次数一般十万次等级，而nandflash由于分散隧穿，它的氧化层寿命更长，一般在一百万次等级。同时热电子注入对氧化层的损伤又比FN隧穿要大。所以nor flash理论上更易产生失效的存储单元，为什么总体听到nand flash有坏块，而没有听说nor flash有坏块这个说法呢？

        所谓坏块，本身就是Nand flash中的叫法，因为nand flash的最小擦除单位是block，当某个block因某个或某几个单元在进行擦除时报告了错误，那这一整个block将会被标记为坏块。而nor flash的最小擦除单位不一定是block，也可以是sector，同时nor flash的错误管理机制和nand flash不一样，没有标记一整个block为坏块之说，所以就认为nor flash不存在坏块。但是nor flash也会有概率出现错误的存储单元，只是不叫坏块罢了。

        存储单元的错误有两类：一是出厂时的固有错误，这个只要是flash都会有；二是使用过程错误，这类nand flash出现的概率比nor flash要高。因为nand 阵列的存储单元是串联的，存储单元容易收到相邻单元的影响，而nor阵列的存储单元是独立的，不容易收到相邻单元的干扰。

        运行时的错误称为位反转，产生的原因如下：

        漂移效应（Drifting Effects）：漂移效应指的是，Nand Flash中cell的电压值，慢慢地变了，变的和原始值不一样了。

        编程干扰所产生的错误（Program-Disturb Errors）：此现象有时候也叫做过度编程效应（over-program effect）。对于某个页面的编程操作，即写操作，引起非相关的其他的页面的某个位跳变了。

        读操作干扰产生的错误（Read-Disturb Errors）：此效应是，对一个页进行数据读取操作，却使得对应的某个位的数据，产生了永久性的变化，即Nand Flash上的该位的值变了。

        Nand flash通常使用ECC来检查和纠正错误。每个2K page都有一个64字节的spare area，可用来存放ECC校验结果，在读操作时，将读回的数据做ECC校验，再将校验结果与原来的ECC校验值做异或，就可以知道读回的值是否发生了位反转。如果某个存储单元发生了永久性的错误，编程和擦除均报错，则会在此block的第一个page中的spare area的第6字节（三星、东芝的颗粒是第6字节，其他厂家有可能不一样）标记0x00的坏块信息。

        而nor flash通常使用冗余比特替换来纠正错误，芯片设计时，每组存储单元会有若干个冗余比特，当该组存储单元存在失效的比特，就可以用冗余比特加以替换。所以nor flash一般不会有一整个block都出错的情况，有个别错误时，用冗余的存储单元进行替换后，这个block还可以正常使用。