flash 存储器分类

flash 存储器分类

全球闪速存储器的技术主要掌握在AMD、ATMEL、Fujistu、Hitachi、Hyundai、Intel、Micron、Mitsubishi、

Samsung、SST、SHARP、TOSHIBA，由于各自技术架构的不同，分为几大阵营。

1. NOR技术

NOR

NOR技术（亦称为Linear技术）闪速存储器是最早出现的Flash Memory，目前仍是多数供应商支

持的技术架构。它源于传统的EPROM器件，与其它Flash Memory技术相比，具有可靠性高、随机读取

速度快的优势，在擦除和编程操作较少而直接执行代码的场合，尤其是纯代码存储的应用中广泛使用，如

PC的BIOS固件、移动电话、硬盘驱动器的控制存储器等。

NOR技术Flash Memory具有以下特点：(1) 程四川特色文化 序和数据可存放在同一芯片上，拥有独立的数据总线

和地址总线，能快速随机读取，允许系统直接从Flash中读取代码执行，而无需先将代码下载至RAM中

再执行；(2)可以单字节或单字编程，但不能单字节擦除，必须以块为单位或对整片执行擦除操作，在对存

储器进行重新编程之前需要对块或整片进行预编程和擦除操作。由于NOR技术Flash Memory的擦除和

编程速度较慢，而块尺寸又较大，因此擦除和编程操作所花费的时间很长，在纯数据存储和文件存储的应

用中，NOR技术显得力不从心。不过，仍有支持者在以写入为主的应用，如CompactFlash卡中继续看

好这种技术。

Intel公司的StrataFlash家族中的最新成员——28F128J3，是迄今为止采用NOR技术生产的存储

容量最大的闪速存储器件，达到128Mb（位），对于要求程序和数据存储在有关狼的谚语 同一芯片中的主流应用是一种

较理想的选择。该芯片采用0.25m制造工艺，同时采用了支持高存储容量和低成本的MLC技术。所谓

MLC技术（多级单元技术）是指通过向多晶硅浮栅极充电至不同的电平来对应不同的阈电压，代表不同的

数据，在每个存储单元中设有4个阈电压（00/01/10/11），因此可以存储2b信息；而传统技术中，每

个存储单元只有2个阈电压（0/1），只能存储1b信息。在相同的空间中提供双倍的存储容量，是以降低

写性能为代价的。Intel通过采用称为VFM（虚拟小块文件管理器）的软件方法将大存储块视为小扇区来

管理和操作，在一定程度上改善了写性能，使之也能应用于数据存储中。

DINOR

DINOR(Divided bit-line NOR)技术是Mitsubishi与Hitachi公司发展的专利技术，从一定程度上改

善了NOR技术在写性能上的不足。DINOR技术Flash Memory和NOR技术一样具有快速随机读取的功

能，按字节随机编程的速度略低于NOR，而块擦除速度快于NOR。这是因为NOR技术Flash Memory

编程时，存储单元内部电荷向晶体管阵列的浮栅极湿润的意思 移动，电荷聚集，从而使电位从1变为0；擦除时，将

浮栅极上聚集的电荷移开，使电位从0变为1。而DINOR技术Flash Memory在编程和擦除操作时电荷

移动方向与前者相反。DINOR技术Flash Memory在执行擦除操作时无须对页进行预编程，且编程操作

所需电压低于擦除操作所需电压，这与NOR技术相反。

尽管DINOR技术具有针对NOR技术的优势，但由于自身技术和工艺等因素的限制，在当前闪速存储

器市场中，它仍不具备与发展数十年，技术、工艺日趋成熟的NOR技术相抗衡的能力。目前DINOR技

术Flash Memory的最大容量达到64Mb。Mitsubishi公司推出的DINOR技术器件

——M5M29GB/T320，采用Mitsubishi和Hitach熙的意思 i的专利BGO技术，将闪速存储器分为四个存储区，

在向其中任何一个存储区进行编程或擦除操作的同时，可以对其它三个存储区中的一个进行读操作，用硬

件方式实现了在读操作的同时进行编程和擦除操作，而无须外接EEPROM。由于有多条存取通道，因而提

高了系统速度。该芯片采用0.25m制造工艺，不仅快速读取速度达到80ns，而且拥有先进的省电性能。

在待机和自动省电模式下仅有033W功耗，当任何地址线或片使能信号200ns保持不变时，即进入自

动省电模式。对于功耗有严格限制和有快速读取要求的应用，如数字蜂窝电话、汽车导航和全球定位系统、

掌上电脑和顶置盒、便携式电脑、个人数字助理、无线通信等领域中可以一展身手。

2. NAND技术

NAND

Samsung、Toshiba和Fujitsu支持NAND技术Flash Memory。这种结构的闪速存储器适合于纯

数据存储和文件存储，主要作为SmartMedia卡、CompactFlash卡、PCMCIA ATA卡、固态盘的存储

介质，并正成为闪速磁盘技术的核心。

NAND技术Flash Memory具有以下特点：(1)以页为单位进行读和编程操作，1页为256或512B

（字节）；以块为单位进行擦除操作，1块为4K、8K或16KB。具有快编程和快擦除的功能，其块擦除时

间是2ms；而NOR技术的块擦除时间达到几百ms。(2)数据、地址采用同一总线，实现串行读取。随机

读取速度慢且不能按字节随机编程。(3)芯片尺寸小，引脚少，是位成本(bit cost)最低的固态存储器，将

很快突破每兆字节1美元的价格限制。(4)芯大跨度桥梁 片包含有失效块，其数目最大可达到3~35块（取决于存储

器密度）。失效块不会影响有效块的性能，但设计者需要将失效块在地址映射表中屏蔽起来。Samsung公

司在1999年底开发出世界上第一颗1Gb NAND技术闪速存储器。据称这种Flash Memory可以存储

560张高分辨率的照片或32首CD质量的歌曲，将成为下一代便携式信息产品的理想媒介。Samsung

采用了许多DRAM的工艺技术，包括首次采用0.15m的制造工艺来生产这颗Flash。已经批量生产的

K9K1208UOM采用0.18m工艺，存储容量为512Mb。

UltraNAND

AMD与Fujitsu共同推出的UltraNAND技术，称之为先进的NAND闪速存储器技术。它与NAND标

准兼容：拥有比NAND技术更高等级的可靠性；可用来存储代码，从而首次在代码存储的应用中体现出

NAND技术的成本优势；它没有失效块，因此不用系统级的查错和校正功能，能更有效地利用存储器容量。

与DINOR技术一样，尽管UltraNAND技术具有优势，但在当前的市场上仍以NAND技术为主流。

UltraNAND 家族的第一个成员是AM30LV0064，采用0.25m制造工艺，没有失效块，可在至少104

次擦写周期中实现无差错操作，适用于要求高可靠性的场合，如电信和网络系统、个人数字助理、固态盘

驱动器等。研制中的AM30LV0128容量达到128Mb，而在AMD的计划中UltraNAND技术Flas

3. AND技术

AND技术是Hitachi公司的专利技术学校工作总结 。Hitachi和Mitsubishi共同支持AND技术的Flash Memory。

AND技术与NAND一样采用“大多数完好的存储器”概念，目前，在数据和文档存储领域中是另一种占重

要地位的闪速存储技术。

Hitachi和Mitsubishi公司采用0.18m的制造工艺，并结合MLC技术，生产出芯片尺寸更小、存储

容量更大、功耗更低的512Mb-AND Flash Memory，再利用双密度封装技术DDP

（Double Density Package Technology），将2片512Mb芯片叠加在1片TSOP48的封装内，形成

一片1Gb芯片。HN29V51211T具有突出的低功耗特性，读电流为2mA，待机电流仅为1A，同时由

于其内部存在与块大小一致的内部RAM 缓冲区，使得AND技术不像其他采用MLC的闪速存储器技术那

样写入性能严重下降。Hitachi公司用该芯片制造128MB的MultiMedia卡和2MB的PC-ATA卡，用于

智能电话、个人数字助理、掌上电脑、数字相机、便携式摄像机、便携式音乐播放机等。

4. 由EEPROM派生的闪速存储器

EEPROM具有很高的灵活性，可以单字节读写（不需要擦除，可直接改写数据），但存储密度小，单位

成本高。部分制造商生产出另一类以EEPROM做闪速存储阵列的Flash Memory，如ATMEL、SST的

小扇区结构闪速存储器（Small Sector Flash Memory）和ATMEL的海量存储器（Data-Flash Memory）。

这类器件具有EEPROM与NOR技术Flash Memory二者折衷的性能特点：(1)读写的灵活性逊于

EEPROM，不能直接改写数据。在编程之前需要先进行页擦除，但与NOR技术Flash Memory的块结构

相比其页尺寸小，具有快速随机读取和快编程、快擦除的特点。(2)与EEPROM比较，具有明显的成本优

势。(3)存储密度比EEPROM大，但比NOR技术Flash Memory小，如Small Sector Flash Memory

的存储密度可达到4Mb，而32Mb的DataFlash Memory芯片有试用样品提供。正因为这类器件在性能

上的灵活性和成本上的优势，使其在如今闪速存储器市场上仍占有一席之地。

Small Sector Flash Memory采用并行数据总线和页结构（1页为128或256B），对页执行读写操

作，因而既具有NOR技术快速随机读取的优势，又没有其编程和擦除功能的缺陷，适合代码存储和小容

量的数据存储，广泛地用以替代EPROM。

DataFlash Memory是ATMEL的专利产品，采用SPI串行接口，只能依次读取数据，但有利于降低

成本、增加系统的可靠性、缩小封装尺寸。主存储区采取页结构。主存储区与串行接口之间有2个与页大

小一致的SRAM数据缓冲区。特殊的结构决定它存在多条读写通道：既可直接从主存储区读，又可通过缓

冲区从主存储区读或向主存储区写，两个缓冲区之间可以相互读或写，主存储区还可借助缓冲区进行数据

比较。适合于诸如答录机、寻呼机、数字相机等能接受串行接口和较慢读取速度的数据或文件存储应

用。 Memory将突破每兆字节1美元的价格限制，更显示出它对于NOR技术的价格优势。