本文主要是關(guān)于NorFlash、NandFlash、eMMC的相關(guān)介紹，并著重對(duì)NorFlash、NandFlash、eMMC三者的區(qū)別進(jìn)行了詳盡的闡述。

　　NorFlash

　　NorFlash是現(xiàn)在市場(chǎng)上兩種主要的非易失閃存技術(shù)之一。Intel于1988年首先開發(fā)出NOR Flash 技術(shù)，徹底改變了原先由EPROM（Erasable Programmable Read-Only-Memory電可編程序只讀存儲(chǔ)器）和EEPROM（電可擦只讀存儲(chǔ)器Electrically Erasable Programmable Read - Only Memory）一統(tǒng)天下的局面。緊接著，1989年，東芝公司發(fā)表了NAND Flash 結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)降低每比特的成本，有更高的性能，并且像磁盤一樣可以通過(guò)接口輕松升級(jí)。NOR Flash 的特點(diǎn)是芯片內(nèi)執(zhí)行（XIP ，eXecute In Place），這樣應(yīng)用程序可以直接在Flash閃存內(nèi)運(yùn)行，不必再把代碼讀到系統(tǒng)RAM中。NOR 的傳輸效率很高，在1~4MB的小容量時(shí)具有很高的成本效益，但是很低的寫入和擦除速度大大影響到它的性能。NAND的結(jié)構(gòu)能提供極高的單元密度，可以達(dá)到高存儲(chǔ)密度，并且寫入和擦除的速度也很快。應(yīng)用NAND的困難在于Flash的管理需要特殊的系統(tǒng)接口。通常讀取NOR的速度比NAND稍快一些，而NAND的寫入速度比NOR快很多，在設(shè)計(jì)中應(yīng)該考慮這些情況。——《ARM嵌入式Linux系統(tǒng)開發(fā)從入門到精通》 李亞峰 歐文盛 等編著 清華大學(xué)出版社 P52 注釋 API Key

　　性能比較

　　flash閃存是非易失存儲(chǔ)器，可以對(duì)稱為塊的存儲(chǔ)器單元塊進(jìn)行擦寫和再編程。任何flash器件的寫入操作只能在空或已擦除的單元內(nèi)進(jìn)行，所以大多數(shù)情況下，在進(jìn)行寫入操作之前必須先執(zhí)行擦除。NAND器件執(zhí)行擦除操作是十分簡(jiǎn)單的，而NOR則要求在進(jìn)行擦除前先要將目標(biāo)塊內(nèi)所有的位都寫為0。

　　由于擦除NOR器件時(shí)是以64～128KB的塊進(jìn)行的，執(zhí)行一個(gè)寫入/擦除操作的時(shí)間為5s，與此相反，擦除NAND器件是以8～32KB的塊進(jìn)行的，執(zhí)行相同的操作最多只需要4ms。

　　執(zhí)行擦除時(shí)塊尺寸的不同進(jìn)一步拉大了NOR和NAND之間的性能差距，統(tǒng)計(jì)表明，對(duì)于給定的一套寫入操作（尤其是更新小文件時(shí)），更多的擦除操作必須在基于NOR的單元中進(jìn)行。這樣，當(dāng)選擇存儲(chǔ)解決方案時(shí)，設(shè)計(jì)師必須權(quán)衡以下的各項(xiàng)因素。

　　l 、NOR的讀速度比NAND稍快一些。

　　2、 NAND的寫入速度比NOR快很多。

　　3 、NAND的4ms擦除速度遠(yuǎn)比NOR的5s快。

　　4 、大多數(shù)寫入操作需要先進(jìn)行擦除操作。

　　5 、NAND的擦除單元更小，相應(yīng)的擦除電路更少。

　　此外，NAND的實(shí)際應(yīng)用方式要比NOR復(fù)雜的多。NOR可以直接使用，并可在上面直接運(yùn)行代碼；而NAND需要I/O接口，因此使用時(shí)需要驅(qū)動(dòng)程序。不過(guò)當(dāng)今流行的操作系統(tǒng)對(duì)NAND結(jié)構(gòu)的Flash都有支持。此外，Linux內(nèi)核也提供了對(duì)NAND結(jié)構(gòu)的Flash的支持。

　　詳解

　　NOR和NAND是現(xiàn)在市場(chǎng)上兩種主要的非易失閃存技術(shù)。Intel于1988年首先開發(fā)出NOR flash技術(shù)，徹底改變了原先由EPROM和EEPROM一統(tǒng)天下的局面。緊接著，1989年，東芝公司發(fā)表了NAND flash結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)降低每比特的成本，更高的性能，并且象磁盤一樣可以通過(guò)接口輕松升級(jí)。但是經(jīng)過(guò)了十多年之后，仍然有相當(dāng)多的硬件工程師分不清NOR和NAND閃存。

　　像“flash存儲(chǔ)器”經(jīng)?？梢耘c相“NOR存儲(chǔ)器”互換使用。許多業(yè)內(nèi)人士也搞不清楚NAND閃存技術(shù)相對(duì)于NOR技術(shù)的優(yōu)越之處，因?yàn)榇蠖鄶?shù)情況下閃存只是用來(lái)存儲(chǔ)少量的代碼，這時(shí)NOR閃存更適合一些。而NAND則是高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度的理想解決方案。

　　NOR的特點(diǎn)是芯片內(nèi)執(zhí)行（XIP， eXecute In Place），這樣應(yīng)用程序可以直接在flash閃存內(nèi)運(yùn)行，不必再把代碼讀到系統(tǒng)RAM中。NOR的傳輸效率很高，在1～4MB的小容量時(shí)具有很高的成本效益，但是很低的寫入和擦除速度大大影響了它的性能。

　　NAND結(jié)構(gòu)能提供極高的單元密度，可以達(dá)到高存儲(chǔ)密度，并且寫入和擦除的速度也很快。應(yīng)用NAND的困難在于flash的管理需要特殊的系統(tǒng)接口。

　　Nand flash

　　Nand-flash存儲(chǔ)器是flash存儲(chǔ)器的一種，其內(nèi)部采用非線性宏單元模式，為固態(tài)大容量?jī)?nèi)存的實(shí)現(xiàn)提供了廉價(jià)有效的解決方案。Nand-flash存儲(chǔ)器具有容量較大，改寫速度快等優(yōu)點(diǎn)，適用于大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，因而在業(yè)界得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，如嵌入式產(chǎn)品中包括數(shù)碼相機(jī)、MP3隨身聽記憶卡、體積小巧的U盤等。

　　NOR和NAND是現(xiàn)在市場(chǎng)上兩種主要的非易失閃存技術(shù)。Intel于1988年首先開發(fā)出NOR flash技術(shù)，徹底改變了原先由EPROM和EEPROM一統(tǒng)天下的局面。緊接著，1989年，東芝公司發(fā)表了NAND flash結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)降低每比特的成本，更高的性能，并且像磁盤一樣可以通過(guò)接口輕松升級(jí)。但是經(jīng)過(guò)了十多年之后，仍然有相當(dāng)多的硬件工程師分不清NOR和NAND閃存。

　　“NAND存儲(chǔ)器”經(jīng)?？梢耘c“NOR存儲(chǔ)器”相互換使用。許多業(yè)內(nèi)人士也搞不清楚NAND閃存技術(shù)相對(duì)于NOR技術(shù)的優(yōu)越之處，因?yàn)榇蠖鄶?shù)情況下閃存只是用來(lái)存儲(chǔ)少量的代碼并且需要多次擦寫，這時(shí)NOR閃存更適合一些。而NAND則是高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度的理想解決方案。

　　NOR的特點(diǎn)是芯片內(nèi)執(zhí)行（XIP， eXecute In Place），這樣應(yīng)用程序可以直接在flash 閃存內(nèi)運(yùn)行，不必再把代碼讀到系統(tǒng)RAM中。NOR的傳輸效率很高，在1～4MB的小容量時(shí)具有很高的成本效益，但是很低的寫入和擦除 速度大大影響了它的性能。

　　NAND結(jié)構(gòu)能提供極高的單元密度，可以達(dá)到高存儲(chǔ)密度，并且寫入和擦除的速度也很快。應(yīng)用NAND的困難在于flash的管理需要特殊的系統(tǒng)接口。

　　特點(diǎn)

　　容量和成本

　　NAND flash的單元尺寸幾乎是NOR器件的一半，由于生產(chǎn)過(guò)程更為簡(jiǎn)單，NAND結(jié)構(gòu)可 以在給定的模具尺寸內(nèi)提供更高的容量，也就 相應(yīng)地降低了價(jià)格。

　　NOR flash占據(jù)了容量為1～16MB閃存市場(chǎng)的大部分，而NAND flash只是用在8～128M B的產(chǎn)品當(dāng)中，這也說(shuō)明NOR主要應(yīng)用在代碼存 儲(chǔ)介質(zhì)中，NAND適合于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，NAND在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和M MC存儲(chǔ)卡市場(chǎng)上所占份額最大。

　　物理構(gòu)成

　　NAND Flash 的數(shù)據(jù)是以bit的方式保存在memory cell，一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)cell 中只能存儲(chǔ)一個(gè)bit。這些cell 以8個(gè)或者16個(gè)為單位，連成bit line，形成所謂的byte（x8）/word（x16），這就是NAND Device的位寬。這些Line會(huì)再組成Page，（NAND Flash 有多種結(jié)構(gòu)，我使用的NAND Flash 是K9F1208，下面內(nèi)容針對(duì)三星的K9F1208U0M），每頁(yè)528Bytes（512byte（Main Area）+16byte（Spare Area）），每32個(gè)page形成一個(gè)Block（32*528B）。具體一片flash上有多少個(gè)Block視需要所定。我所使用的三星k9f1208U0M具有4096個(gè)block，故總?cè)萘繛?096*（32*528B）=66MB，但是其中的2MB是用來(lái)保存ECC校驗(yàn)碼等額外數(shù)據(jù)的，故實(shí)際中可使用的為64MB。

　　NAND flash以頁(yè)為單位讀寫數(shù)據(jù)，而以塊為單位擦除數(shù)據(jù)。按照這樣的組織方式可以形成所謂的三類地址：

　　Column Address：Starting Address of the Register. 翻成中文為列地址，地址的低8位

　　Page Address ：頁(yè)地址

　　Block Address ：塊地址

　　對(duì)于NAND Flash來(lái)講，地址和命令只能在I/O［7:0］上傳遞，數(shù)據(jù)寬度是8位。

　　可靠耐用性

　　采用flash介質(zhì)時(shí)一個(gè)需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題是可靠性。對(duì)于需要擴(kuò)展MTBF的系統(tǒng)來(lái)說(shuō) ，F(xiàn)lash是非常合適的存儲(chǔ)方案?？梢詮膲勖陀眯裕?、位交換和壞塊處理三個(gè)方面來(lái)比較NOR和NAND的可靠性。

　　壽命（耐用性）

　　在NAND閃存中每個(gè)塊的最大擦寫次數(shù)是一百萬(wàn)次，而NOR的擦寫次數(shù)是十萬(wàn)次。

　　NAND存儲(chǔ)器除了具有10比1的塊擦除周期優(yōu)勢(shì)，典型 的NAND塊尺寸要比NOR器件小8倍，每個(gè)NAND存儲(chǔ)器塊在給定的時(shí)間內(nèi)的刪除次數(shù)要少一 些。

　　eMMC

　　eMMC （Embedded Multi Media Card）是MMC協(xié)會(huì)訂立、主要針對(duì)手機(jī)或平板電腦等產(chǎn)品的內(nèi)嵌式存儲(chǔ)器標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。eMMC在封裝中集成了一個(gè)控制器，提供標(biāo)準(zhǔn)接口并管理閃存，使得手機(jī)廠商就能專注于產(chǎn)品開發(fā)的其它部分，并縮短向市場(chǎng)推出產(chǎn)品的時(shí)間。這些特點(diǎn)對(duì)于希望通過(guò)縮小光刻尺寸和降低成本的NAND供應(yīng)商來(lái)說(shuō)，同樣的重要。

　　結(jié)構(gòu)

　　由一個(gè)嵌入式存儲(chǔ)解決方案組成，帶有MMC（多媒體卡）接口、快閃存儲(chǔ)器設(shè)備及主控制器。所有都在一個(gè)小型的BGA 封裝。接口速度高達(dá)每秒52MBytes，eMMC具有快速、可升級(jí)的性能。同時(shí)其接口電壓可以是1.8v 或者是3.3v。 ［1］

　　應(yīng)用

　　eMMC的應(yīng)用是對(duì)存儲(chǔ)容量有較高要求的消費(fèi)電子產(chǎn)品。2011年已大量生產(chǎn)的一些熱門產(chǎn)品，如Palm Pre、Amazon Kindle II和Flip MinoHD，都采用了eMMC。為了確認(rèn)這些產(chǎn)品究竟使用了何種存儲(chǔ)器，iSuppli利用拆機(jī)分析業(yè)務(wù)對(duì)它們進(jìn)行了拆解，發(fā)現(xiàn)eMMC身在其中。 ［2］

　　優(yōu)點(diǎn)

　　1.簡(jiǎn)化手機(jī)存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)。eMMC目前是當(dāng)前最紅的移動(dòng)設(shè)備本地存儲(chǔ)解決方案，目的在于簡(jiǎn)化手機(jī)存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)，由于NAND Flash芯片的不同廠牌包括三星、KingMax、東芝（Toshiba）或海力士（Hynix）、美光（Micron）等，所以都需要根據(jù)每家公司的產(chǎn)品和技術(shù)特性來(lái)重新設(shè)計(jì)，而過(guò)去并沒(méi)有技術(shù)能夠通用所有廠牌的NAND Flash芯片。

　　2.更新速度快。每次NAND Flash制程技術(shù)改朝換代，包括70納米演進(jìn)至50納米，再演進(jìn)至40納米或30納米制程技術(shù)，手機(jī)客戶也都要重新設(shè)計(jì)，但半導(dǎo)體產(chǎn)品每1年制程技術(shù)都會(huì)推陳出新，存儲(chǔ)器問(wèn)題也拖累手機(jī)新機(jī)種推出的速度，因此像eMMC這種把所有存儲(chǔ)器和管理NAND Flash的控制芯片都包在1顆MCP上的概念，隨著不斷地發(fā)展逐漸流行在市場(chǎng)中。

　　3.加速產(chǎn)品研發(fā)速度。eMMC的設(shè)計(jì)概念，就是為了簡(jiǎn)化手機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)器的使用，將NAND Flash芯片和控制芯片設(shè)計(jì)成1顆MCP芯片，手機(jī)客戶只需要采購(gòu)eMMC芯片，放進(jìn)新手機(jī)中，不需處理其它繁復(fù)的NAND Flash兼容性和管理問(wèn)題，最大優(yōu)點(diǎn)是縮短新產(chǎn)品的上市周期和研發(fā)成本，加速產(chǎn)品的推陳出新速度。

　　NorFlash、NandFlash、eMMC閃存三者對(duì)比

　　快閃存儲(chǔ)器（英語(yǔ)：Flash Memory），是一種電子式可清除程序化只讀存儲(chǔ)器的形式，允許在操作中被多次擦或?qū)懙拇鎯?chǔ)器。這種科技主要用于一般性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，以及在電腦與其他數(shù)字產(chǎn)品間交換傳輸數(shù)據(jù)，如儲(chǔ)存卡與U盤。閃存是非易失性的存儲(chǔ)器，所以單就保存數(shù)據(jù)而言， 它是不需要消耗電力的。

　　硬盤相比，閃存也有更佳的動(dòng)態(tài)抗震性。這些特性正是閃存被移動(dòng)設(shè)備廣泛采用的原因。閃存還有一項(xiàng)特性：當(dāng)它被制成儲(chǔ)存卡時(shí)非常可靠，即使浸在水中也足以抵抗高壓與極端的溫度。閃存的寫入速度往往明顯慢于讀取速度。

　　一、NorFlash

　　NOR Flash需要很長(zhǎng)的時(shí)間進(jìn)行抹寫，但是它提供完整的尋址與數(shù)據(jù)總線，并允許隨機(jī)存取存儲(chǔ)器上的任何區(qū)域，這使的它非常適合取代老式的ROM芯片。當(dāng)時(shí)ROM芯片主要用來(lái)存儲(chǔ)幾乎不需更新的代碼，例如電腦的BIOS或機(jī)上盒（Set-top Box）的固件。NOR Flash可以忍受一萬(wàn)到一百萬(wàn)次抹寫循環(huán)，它同時(shí)也是早期的可移除式快閃存儲(chǔ)媒體的基礎(chǔ)。CompactFlash本來(lái)便是以NOR Flash為基礎(chǔ)的，雖然它之后跳槽到成本較低的 NAND Flash。

　　二、NandFlash

　　NAND Flash式東芝在1989年的國(guó)際固態(tài)電路研討會(huì)（ISSCC）上發(fā)表的， 要在NandFlash上面讀寫數(shù)據(jù)，要外部加主控和電路設(shè)計(jì)。NAND Flash具有較快的抹寫時(shí)間， 而且每個(gè)存儲(chǔ)單元的面積也較小，這讓NAND Flash相較于NOR Flash具有較高的存儲(chǔ)密度與較低的每比特成本。同時(shí)它的可抹除次數(shù)也高出NOR Flash十倍。然而NAND Flash 的I/O接口并沒(méi)有隨機(jī)存取外部地址總線，它必須以區(qū)塊性的方式進(jìn)行讀取，NAND Flash典型的區(qū)塊大小是數(shù)百至數(shù)千比特。

　　因?yàn)槎鄶?shù)微處理器與微控制器要求字節(jié)等級(jí)的隨機(jī)存取，所以NAND Flash不適合取代那些用以裝載程序的ROM。從這樣的角度看來(lái)，NAND Flash比較像光盤、硬盤這類的次級(jí)存儲(chǔ)設(shè)備。NAND Flash非常適合用于儲(chǔ)存卡之類的大量存儲(chǔ)設(shè)備。第一款創(chuàng)建在NAND Flash基礎(chǔ)上的可移除式存儲(chǔ)媒體是SmartMedia，此后許多存儲(chǔ)媒體也跟著采用NAND Flash，包括MultiMediaCard、Secure Digital、Memory Stick與xD卡。

　　三、eMMC

　　eMMC （Embedded Multi Media Card） 為MMC協(xié)會(huì)所訂立的，eMMC 相當(dāng)于 NandFlash+主控IC，對(duì)外的接口協(xié)議與SD、TF卡一樣，主要是針對(duì)手機(jī)或平板電腦等產(chǎn)品的內(nèi)嵌式存儲(chǔ)器標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。eMMC的一個(gè)明顯優(yōu)勢(shì)是在封裝中集成了一個(gè)控制器，它提供標(biāo)準(zhǔn)接口并管理閃存，使得手機(jī)廠商就能專注于產(chǎn)品開發(fā)的其它部分，并縮短向市場(chǎng)推出產(chǎn)品的時(shí)間。這些特點(diǎn)對(duì)于希望通過(guò)縮小光刻尺寸和降低成本的NAND供應(yīng)商來(lái)說(shuō)，同樣的重要。

　　eMMC由一個(gè)嵌入式存儲(chǔ)解決方案組成，帶有MMC（多媒體卡）接口、快閃存儲(chǔ)器設(shè)備（Nand Flash）及主控制器，所有都在一個(gè)小型的BGA 封裝。接口速度高達(dá)每秒52MBytes，eMMC具有快速、可升級(jí)的性能。同時(shí)其接口電壓可以是 1.8v 或者是 3.3v。

　　結(jié)語(yǔ)

　　關(guān)于NorFlash、NandFlash、eMMC的相關(guān)介紹就到這了，如有不足之處歡迎指正。

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