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目錄
1 Nand 和Nor的區(qū)別
2 從存儲(chǔ)原理上分析這些區(qū)別的原因
????????1、為什么nor flash的讀取速度比nand flash要稍快？
????????2、為什么nand flash的容量比nor flash更大？
????????3、為什么flash的寫入操作之前，必須要先進(jìn)行擦除？
????????4、為什么nor的擦除速度比nand慢這么多？
????????5、為什么nor flash的可擦除次數(shù)低于nand flash？
????????6、為什么nand flash的寫入速度比nor flash要快？
????????7、為什么NOR flash可以支持XIP，Nand flash不可以？
1 Nand 和Nor的區(qū)別
????????下表是從各個(gè)維度列舉的兩種flash的區(qū)別：
| NOR flash |
NAND flash |
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| 時(shí)間 |
Intel于1988年首先開發(fā)出NORf1ash技術(shù)，徹底改變了原先由EPROM和EEPROM一統(tǒng)天下的局面。 |
1989年，東芝公司發(fā)表了NAND f1ash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)。 |
| 特點(diǎn) |
1、存儲(chǔ)少量代碼 3、傳輸效率高，在1、4MB小容量時(shí)具有很高的成本效益 4、讀取速度快，寫入和擦除速度低 |
1、高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度 3、flash的管理需要特殊的系統(tǒng)接口 4、NandFlash沒(méi)有掛接在地址總線上，如果想用NandFlash作為系統(tǒng)的啟動(dòng)盤，就需要CPU具備特殊的功能，如s3c2410在被選擇為NandFlash啟動(dòng)方式時(shí)會(huì)在上電時(shí)自動(dòng)讀取NandFlash的4k數(shù)據(jù)到地址0的SRAM中。 如果CPU不具備這種特殊功能，用戶不能直接運(yùn)行NandFlash上的代碼，那可以采取其他方式，比如好多使用NandFlash的開發(fā)板除了使用NandFlash以外，還用上了一塊小的NorFlash來(lái)運(yùn)行啟動(dòng)代碼。 |
| 性能比較 |
flash閃存是非易失性存儲(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f1ash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。 2、執(zhí)行擦除時(shí)的塊尺寸/速度：擦除NOR器件時(shí)，以64KB，128KB的塊執(zhí)行，執(zhí)行一個(gè)寫入/擦除操作的時(shí)間為5S。擦除NAND器件時(shí)，以8KB，32KB的塊進(jìn)行，執(zhí)行操作最多只需要4ms。 3、NOR的讀速度比NAND稍快一些。 4、NAND的寫入速度比NOR快很多。 5、NAND的4ms擦除速度遠(yuǎn)比NOR的5s快。 6、NAND的擦除單元更小，相應(yīng)的擦除電路更少。 7、在應(yīng)用中，NOR flash由于功能豐富，不需要其他的軟件支持，就可以被系統(tǒng)直接尋址，并在內(nèi)部直接運(yùn)行操作代碼。而NAND flash的功能相對(duì)簡(jiǎn)單，通常需要搭配相應(yīng)的控制芯片和驅(qū)動(dòng)程序，才能對(duì)其進(jìn)行操作。 |
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| 接口差別 |
1、NOR flash帶有SRAM接口，有足夠的地址引腳來(lái)尋址，可以很容易的存取內(nèi)部的每一個(gè)字節(jié)； 2、升級(jí)麻煩，不同容量的NorFlash的地址線需求不一樣，在更換不同容量的NorFlash芯片時(shí)不方便（當(dāng)下的串行接口的器件已經(jīng)沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題了）。 |
1、NAND flash使用復(fù)雜的I/O口來(lái)串行地址存取數(shù)據(jù)，8個(gè)引腳用來(lái)控制傳送控制、地址和數(shù)據(jù)信息； 3、接口固定，升級(jí)簡(jiǎn)單。 |
| 容量和成本 |
1、1MB~16MB，成本較高。 |
1、8MB~128MB（現(xiàn)在還有更大的） |
| 壽命(耐性) |
NOR flash的每個(gè)塊的擦寫次數(shù)是10萬(wàn)次 |
NAND flash每個(gè)塊的最大擦寫次數(shù)是100萬(wàn)次 |
| 壞塊處理 |
冗余比特替換，是指在芯片設(shè)計(jì)時(shí)，每組存儲(chǔ)單元會(huì)有若干個(gè)冗余比特，當(dāng)該組存儲(chǔ)單元存在失效的比特，就可以用冗余比特加以替換。冗余比特替換的方法常用于NOR flash中。當(dāng)失效的比特很多且連續(xù)時(shí)，失效的比特所在的區(qū)域會(huì)被認(rèn)識(shí)是集體失效。在NOR flash中，失效的區(qū)域通常也會(huì)被冗余的存儲(chǔ)單元塊替換掉。 |
NAND的壞塊是隨機(jī)分布的，錯(cuò)誤檢查和糾正（ECC），是指芯片中每組存儲(chǔ)單元會(huì)有若干個(gè)比特用做數(shù)據(jù)的校驗(yàn)，當(dāng)該組存儲(chǔ)單元存在失效的比特則通過(guò)相應(yīng)的數(shù)據(jù)校驗(yàn)算法，還原中真實(shí)的數(shù)據(jù)。錯(cuò)誤檢查和糾正的方法常用于NAND flash中。當(dāng)失效的比特很多且連續(xù)時(shí)，失效的比特所在的區(qū)域會(huì)被認(rèn)識(shí)是集體失效。在NAND flash中，失效的區(qū)域會(huì)被標(biāo)記為不可用。 |
| serial flash |
現(xiàn)在有些芯片為了減少啟動(dòng)引腳，可以采用QSPI serial flash作為啟動(dòng)存儲(chǔ)器。其采用spi/qspi 的方式進(jìn)行串行的讀取數(shù)據(jù)，減小引腳消耗。這個(gè)只是通信方式的改變，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般還是nor flash或者nand flash |
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2 從存儲(chǔ)原理上分析這些區(qū)別的原因
????????1、為什么nor flash的讀取速度比nand flash要稍快？
????????首先nor flash的每個(gè)存儲(chǔ)單元是直接連接在位線和字線上的，相當(dāng)于每個(gè)單元時(shí)獨(dú)立的，而nand flash的存儲(chǔ)單元時(shí)串聯(lián)的，要訪問(wèn)其中某個(gè)單元時(shí)，這個(gè)串聯(lián)中的其他晶體管要全部導(dǎo)通，才能正確訪問(wèn)到被訪問(wèn)的單元，所以nor flash的讀取速度比nand flash要稍快。
????????2、為什么nand flash的容量比nor flash更大？
????????由于陣列的連接方式區(qū)別，nor flash的版圖開銷更大，所以nor flash的容量一般不大，一般幾兆、幾十兆，而nand flash在本身陣列面積開銷小的優(yōu)勢(shì)下，還可以進(jìn)行3D堆疊，容量可以做得很大，甚至幾T，一般固態(tài)硬盤里使用的就是大容量的nand flash。關(guān)于3D nand的實(shí)現(xiàn)，大家可以到B站學(xué)習(xí)一下硬件茶談的某期視頻。
????????3、為什么flash的寫入操作之前，必須要先進(jìn)行擦除？
????????flash的寫入操作之前，必須要先進(jìn)行擦除。因?yàn)閒lash只能將1寫為0，不能將0寫為1，寫1，也就是將存儲(chǔ)單元中的中的電子拉出來(lái)，需要通過(guò)擦除操作處理。
????????4、為什么nor的擦除速度比nand慢這么多？
????????網(wǎng)上找到的說(shuō)法為：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。我理解擦除的塊大小相差幾倍，而相應(yīng)的時(shí)間卻相差幾千倍，這有點(diǎn)不合理，塊的大小可能是一個(gè)影響因素，但我覺(jué)得根本原因還得從存儲(chǔ)單元的擦除原理來(lái)解釋。Nor flash擦除是以柵源之間的隧穿效應(yīng)實(shí)現(xiàn)，隧穿通道比較集中，通道較小，而nand flash擦除以柵極和襯底之間的隧穿效應(yīng)實(shí)現(xiàn)，隧穿通道更大，隧穿更分散，更容易完成電子隧穿，所以擦除時(shí)間更短。
????????5、為什么nor flash的可擦除次數(shù)低于nand flash？
????????由于nor flash擦除時(shí)隧穿通道集中，所以此處的隧道氧化層更容易在多次電子隧穿后損壞，所以nor flash的擦除次數(shù)一般十萬(wàn)次等級(jí)，而nand flash由于分散隧穿，它的氧化層壽命更長(zhǎng)，一般在一百萬(wàn)次等級(jí)。同時(shí)熱電子注入對(duì)氧化層的損傷又比FN隧穿要大，這也是nor壽命不及nand的一個(gè)原因。這條是我的猜測(cè)，大家自行甄別。
????????6、為什么nand flash的寫入速度比nor flash要快？
????????nand flash的寫入速度比nor flash要快，原因是nand flash采用FN隧穿效應(yīng)進(jìn)行寫入，而nor flash采用的是熱電子注入，隧穿比熱電子注入的速度更快。文章來(lái)源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-828283.html
????????7、為什么NOR flash可以支持XIP，Nand flash不可以？
????????我的理解是Nand flash也可以支持XIP，只是做起來(lái)麻煩點(diǎn)罷了。網(wǎng)上的說(shuō)法是nor flash有類似SRAM的接口，CPU可以直接從nor flash中取指，不用將數(shù)據(jù)拷貝到內(nèi)存，然后直接譯碼執(zhí)行，而nand flash由于地址和數(shù)據(jù)共用IO，需要有專門的nand flash控制器和驅(qū)動(dòng)程序才能進(jìn)行讀寫，同時(shí)nand flash由于容易發(fā)生位翻轉(zhuǎn)的，需要以頁(yè)為單位做ECC校驗(yàn)，所以nand flash的讀操作是以頁(yè)為單位，而程序可能并不是連續(xù)存放在頁(yè)中，這樣讀就會(huì)出錯(cuò)。但是我個(gè)人理解，如果CPU硬件把nand 控制器已經(jīng)做好了，且flash中的數(shù)據(jù)是按既定數(shù)據(jù)寫進(jìn)去的，同時(shí)flash在程序數(shù)據(jù)端沒(méi)有壞塊，他也是可以支持XIP的。文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-828283.html
到了這里，關(guān)于【FLASH存儲(chǔ)器系列四】NAND和NOR兩種Flash的本質(zhì)區(qū)別是什么？的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！
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