NorFlash、NandFlash 和 eMMC 的比較

閃存是一種非易失性 EEPROM，用于在計算機 (PC) 和數字設備之間存儲和傳輸數據，可以電擦除和重新編程。它有兩種主要類(lèi)型：NOR型閃存和NAND型閃存。eMMC是一種內部存儲卡，其架構將MMC（MultiMediaCard）放入小型球柵陣列（BGA）IC封裝中，用于電路板，廣泛應用于便攜式設備。由于大多數時(shí)候閃存只用于存儲少量代碼，因此更適合，而NAND是高數據存儲密度的理想解決方案。本技術(shù)說(shuō)明討論了三者之間的差異。

什么是閃存？

目錄

NOR閃存是當今市場(chǎng)上的兩大主要技術(shù)之一。英特爾于1988年率先開(kāi)發(fā)出NOR閃存技術(shù)，在閃存失硬領(lǐng)域中，使EPROM（電可擦可編程只讀存儲器）和EEPROM（電可擦可編程只讀存儲器）的位置降級。然后，東芝在1989年發(fā)布了NAND Flash結構，強調降低每比特成本，并且具有更高的性能，并且可以像磁盤(pán)一樣通過(guò)接口輕松升級。NOR flash的特性是XIP（就地執行）。因此應用程序可以在Flash 內部運行，而不是將代碼讀入RAM 系統。NOR的傳輸效率高，1-4mb小容量性?xún)r(jià)比高，但寫(xiě)入和擦除速度低，極大地影響了其性能。NAND' s 結構提供極高的單元密度，并且可以實(shí)現高存儲密度，并且可以快速寫(xiě)入和擦除。應用NAND的難點(diǎn)在于flash的管理需要特殊的系統接口。讀NOR一般比NAND快，NAND的寫(xiě)比NOR快很多，設計時(shí)要考慮。

它提供了完整的地址和數據總線(xiàn)，并允許隨機存取存儲器的任何區域，非常適合替換舊的 ROM 芯片。當時(shí)，ROM 芯片主要用于存儲幾乎不需要更新的代碼，例如計算機的 BIOS 或機頂盒的固件。NOR 閃存可以承受 10, 000 到 1, 000, 000 次擦除周期，并且是早期可移動(dòng)閃存存儲介質(zhì)的基礎。緊湊型閃存最初基于 NOR 閃存，但后來(lái)轉向成本較低的 NAND 閃存。

NAND閃存是閃存的一種，內部采用非線(xiàn)性宏模式，為固態(tài)大內存的實(shí)現提供了廉價(jià)有效的解決方案。它是在 NOR 生產(chǎn)一年后由東芝開(kāi)發(fā)的。Nand閃存具有容量大、改寫(xiě)速度快的優(yōu)點(diǎn)，適用于海量數據的存儲。NAND 閃存具有更快的擦除時(shí)間和更小的每個(gè)存儲單元的面積，這使得 NAND 閃存具有比 NOR 更高的存儲密度和更低的每比特成本。它也可以比 NOR flash 擦除 10 倍以上。雖然 NAND 閃存的 I/O 接口不會(huì )隨機訪(fǎng)問(wèn)外部地址總線(xiàn)，但必須以基于塊的方式讀取，而 NAND 閃存的塊大小通常為數百至數千位。
由于大多數微處理器和微控制器需要字節級隨機訪(fǎng)問(wèn)，因此 NAND 閃存不是用于加載程序的 ROM 的良好替代品。從這個(gè)角度來(lái)看，NAND閃存更像是CD或硬盤(pán)等二級存儲設備。NAND 閃存非常適合存儲卡等大型存儲設備。第一個(gè)基于 NAND 閃存創(chuàng )建的可移動(dòng)存儲介質(zhì)是智能介質(zhì)。

NAND閃存在業(yè)界應用廣泛，如數碼相機、MP3播放器存儲卡、壓縮U盤(pán)等嵌入式產(chǎn)品。

eMMC（Embedded MultiMediaCard）是MMC協(xié)會(huì )制定的嵌入式存儲器標準規范，主要針對手機或平板電腦等產(chǎn)品。eMMC 將控制器集成到封裝中，提供標準接口并管理閃存，使手機制造商能夠專(zhuān)注于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的其他部分并減少產(chǎn)品上市所需的時(shí)間。相當于Nand flash+主控IC。eMMC 的接口速度高達每秒 52Mb，并且具有快速和可擴展的性能。接口電壓可以是1.8V或3.3V。它們的特性對于尋求減少光刻尺寸和成本的 NAND 供應商同樣重要。

它由一個(gè)帶有 MMC 接口的嵌入式存儲解決方案、閃存設備和主控制器組成。所有這些都采用小型 BGA 封裝。接口速度高達每秒52Mb，eMMC具有快速和可擴展的性能。接口電壓可以是1.8v或3.3v。

eMMC 用于具有高存儲容量的消費電子產(chǎn)品。eMMC 已被用于 2011 年量產(chǎn)的一些最熱門(mén)的產(chǎn)品，例如 Palm Pre、Amazon Kindle II 和 Flip MinoHD。為了查明這些產(chǎn)品到底使用了什么樣的內存，iSuppli通過(guò)拆機分析業(yè)務(wù)對其進(jìn)行了拆解，發(fā)現里面有eMMC。

1) 精益設計

eMMC 是目前最流行的移動(dòng)設備本地存儲解決方案，它旨在簡(jiǎn)化手機內存設計，由于品牌不同，包括三星 NAND Flash 芯片、KingMax、東芝或海力士、美光等，因此需要根據各家公司的產(chǎn)品和技術(shù)特點(diǎn)要重新設計，以往NAND Flash芯片沒(méi)有技術(shù)通用的標簽。

2）更新速度快

NAND Flash工藝技術(shù)每一次變化，包括從70納米到50納米，從40納米到30納米的工藝技術(shù)，手機客戶(hù)也需要重新設計，但每年半導體產(chǎn)品的技術(shù)都會(huì )從舊的中脫穎而出以及內存問(wèn)題也拖累了新手機的速度，所以隨著(zhù)社會(huì )的不斷發(fā)展，所有的存儲和管理如eMMC NAND Flash控制芯片封裝在1 MCP概念中都會(huì )流行起來(lái)。

3）運行速度提升

eMMC 的設計理念是簡(jiǎn)化手機內存的使用。它將NAND Flash芯片和控制芯片設計成一個(gè)MCP芯片。手機客戶(hù)只需要購買(mǎi)eMMC芯片并將其放入新手機中，無(wú)需處理其他復雜的NAND Flash兼容性和管理問(wèn)題。

閃存是非易失性存儲器，可以擦除并重新編程為一個(gè)存儲單元塊，稱(chēng)為塊。寫(xiě)入任何閃存設備只能在空或已擦除的單元中完成，因此在大多數情況下必須在寫(xiě)入設備之前完成擦除。雖然 NAND 設備易于擦除，但 NOR 要求在擦除之前將目標塊中的所有位都寫(xiě)入 0。

由于 NOR 設備的擦除是在 64 到 128KB 的塊中進(jìn)行的，因此寫(xiě)/擦除操作需要 5s；相比之下，NAND 設備的擦除是在 8 到 32 KB 的塊中執行的，最多需要 4 毫秒來(lái)執行相同的操作。

擦除過(guò)程中塊大小的差異進(jìn)一步擴大了 NOR 和 NAND 之間的性能差距，統計數據表明，對于給定的一組寫(xiě)入（尤其是更新小文件時(shí)），必須在基于 Nor 的單元中執行更多擦除操作。因此，在選擇存儲解決方案時(shí)，設計人員必須權衡以下因素。

1) NOR 的讀取速度比 NAND 略快。

2）NAND的寫(xiě)入速度比NOR快很多。

3）NAND的4ms擦除速度遠快于NOR的5s。

4) 大多數寫(xiě)操作都需要先進(jìn)行擦除操作。

5）NAND的擦除單元更小，擦除電路更少。

此外，NAND的實(shí)際應用比NOR復雜得多。NOR可以直接使用，也可以直接運行上面的代碼。但是NAND需要I/O接口，所以需要驅動(dòng)才能使用。事實(shí)上，當今流行的操作系統支持用于 NAND 結構的閃存。此外，Linux 內核為 NAND 結構提供 Flash 支持。

eMMC 廣泛用于高性能應用，例如便攜式消費電子產(chǎn)品，例如智能手機、數字平板電腦、多媒體播放器、PDA、導航系統和數碼相機。

NAND閃存單元的尺寸幾乎是NOR器件的一半，而且由于生產(chǎn)工藝更簡(jiǎn)單，NAND結構可以在給定的模具尺寸內提供更高的容量，從而相應地降低了價(jià)格。

NOR閃存以1～16MB容量占據閃存市場(chǎng)的絕大部分，而NAND閃存僅用于8～128MB的B類(lèi)產(chǎn)品，也就是說(shuō)NOR主要用于代碼存儲和存儲介質(zhì)。NAND 適用于數據存儲，其中 NAND 在 CompactFlash、Secure Digital、PC Cards 和 MMC 存儲卡市場(chǎng)中占有最大份額。

eMMC 存儲器在方便的嵌入式封裝中隱藏了閃存技術(shù)的復雜性。因此，這減少了芯片開(kāi)發(fā)人員的時(shí)間和成本。此外，通過(guò)將嵌入式控制器集成到存儲芯片中，無(wú)需為所有類(lèi)型的NAND存儲器開(kāi)發(fā)接口軟件。

NAND 閃存數據以位模式存儲在存儲單元中。通常，一個(gè)單元中只能存儲一位。這些單元以8或16個(gè)單元連接到位線(xiàn)，形成所謂的字節（x8）/字（x16），也就是NAND Device的位寬。這些線(xiàn)又會(huì )形成頁(yè)（NAND Flash有多種結構。NAND Flash的讀寫(xiě)數據是頁(yè)，擦除數據是塊。這樣可以形成三種類(lèi)型的地址：

1）列地址：寄存器的起始地址

2) 頁(yè)面地址

3) 區塊地址

eMMC 是指由集成在同一硅板上的閃存和閃存控制器組成的封裝。其安全擦除和修整以及高優(yōu)先級中斷非常滿(mǎn)足對高性能和安全性的需求。

采用閃存介質(zhì)時(shí)，應考慮可靠性。對于需要擴展 MTBF 的系統，閃存是一種出色的存儲解決方案。NAND flash每塊最大接觸次數為百萬(wàn)次，NOR為10萬(wàn)次。 除了10比1的塊擦除周期優(yōu)勢外，典型的NAND塊比NOR器件小八倍，每個(gè)NAND塊刪除一個(gè)在給定的時(shí)間內少一點(diǎn)。

Flash 還具有比硬盤(pán)更好的動(dòng)態(tài)抗震性。這些特性正是閃存在移動(dòng)設備上如此廣泛使用的原因。閃存還有一個(gè)特點(diǎn)：制成存儲卡時(shí)非?？煽?，即使浸入水中也能承受高壓和極端溫度。Flash 寫(xiě)入通常比讀取慢得多。

eMMC v4.41 標準提供了更好的性能、安全性和可靠性特性，例如高優(yōu)先級中斷和安全擦除。eMMC 應用市場(chǎng)逐年擴大。

關(guān)于 NorFlash、NandFlash 和 eMMC 的常見(jiàn)問(wèn)題

1. NOR閃存代表什么？
NOR 閃存是兩種流行的閃存類(lèi)型之一。另一個(gè)是較新的 NAND 閃存。閃存是可以電擦除和重新編程的非易失性計算機存儲器。非易失性意味著(zhù)不需要電源來(lái)維持存儲在芯片上的信息。

2. NOR閃存有什么用？
什么是 NOR 閃存？NOR 閃存最常用于需要寫(xiě)入和讀取單個(gè)數據字節的應用，并且最常用于需要隨機訪(fǎng)問(wèn)和就地執行訪(fǎng)問(wèn)技術(shù)的應用。

3、NAND閃存是什么意思？
NAND 閃存是一種非易失性存儲技術(shù)，不需要電源來(lái)保留數據。一個(gè)日常的例子是手機，其中的 NAND 閃存（或有時(shí)稱(chēng)為內存芯片）是將照片、視頻和音樂(lè )等數據文件存儲在 microSD 卡上的地方。

4. NAND 閃存是如何工作的？
NAND 閃存。NAND 閃存也使用浮柵晶體管，但它們的連接方式類(lèi)似于 NAND 門(mén)：幾個(gè)晶體管串聯(lián)連接，只有當所有字線(xiàn)都被拉高時(shí)（在晶體管的上方），位線(xiàn)才會(huì )被拉低VT）。

5、NAND和NOR有什么區別？
NOR 和 NAND 閃存在架構和用途上有所不同。NOR 存儲器用于存儲代碼和執行。允許快速隨機訪(fǎng)問(wèn)內存陣列中的任何位置。NAND 存儲器用于數據存儲。

6. NAND flash 能用多久？
大約 10 年
作為一個(gè)準則，大多數制造商表示他們的閃存設備的數據保留時(shí)間大約為 10 年，但與耐久性一樣，有許多不同的因素會(huì )影響相關(guān)存儲設備的實(shí)際數據保留時(shí)間。

6. NAND flash 能用多久？
大約 10 年
作為一個(gè)準則，大多數制造商表示他們的閃存設備的數據保留時(shí)間大約為 10 年，但與耐久性一樣，有許多不同的因素會(huì )影響相關(guān)存儲設備的實(shí)際數據保留時(shí)間。

7、eMMC是什么意思？
嵌入式多媒體卡
eMMC 是“嵌入式多媒體卡”的縮寫(xiě)，是指由集成在同一硅片上的閃存和閃存控制器組成的封裝。

8. eMMC 和 HDD 哪個(gè)更好？
嵌入式多媒體卡或 eMMC 是比固態(tài)驅動(dòng)器更實(shí)惠且速度更慢的基于閃存的存儲。eMMC 通常用于智能手機和其他消費電子設備，但也用于個(gè)人電腦。在日常使用中，eMMC 存儲的性能介于 HDD 和 SSD 之間。

9、eMMC可以換成SSD嗎？
eMMC 存儲甚至不被視為硬盤(pán)驅動(dòng)器，而且，它們將被焊接到筆記本電腦板上。不可能輕易更換它。... 實(shí)際上，如果您的筆記本電腦確實(shí)有一個(gè)免費的 SATA 端口，您可以使用內部硬盤(pán)驅動(dòng)器或 SSD 對其進(jìn)行升級。

10. eMMC內存可以換嗎？
不幸的是，emmc 焊接在設備的主板上，因此無(wú)法對其進(jìn)行升級。有可能在那里安裝 Windows 10，但 32GB 的存儲空間是一個(gè)嚴重的限制。