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一文看懂Flash芯片的種類與區別

姚小熊27 ? 來源:網絡整理 ? 2018-03-30 11:42 ? 次閱讀

一、IICEEPROM

IICEEPROM,采用的是IIC通信協議。

IIC通信協議具有的特點:簡單的兩條總線線路,一條串行數據線(SDA),一條串行時鐘線(SCL);串行半雙工通信模式的8位雙向數據傳輸,位速率標準模式下可達100Kbit/s;一種電可擦除可編程只讀存儲器,掉電后數據不丟失,由于芯片能夠支持單字節擦寫,且支持擦除的次數非常之多,一個地址位可重復擦寫的理論值為100萬次,常用芯片型號有AT24C02、FM24C02、CAT24C02等,其常見的封裝多為DIP8,SOP8,TSSOP8等。

二、SPINorFlash

SPINorFlash,采用的是SPI通信協議。有4線(時鐘,兩個數據線,片選線)或者3線(時鐘,兩個數據線)通信接口,由于它有兩個數據線能實現全雙工通信,因此比IIC通信協議的IICEEPROM的讀寫速度上要快很多。SPINorFlash具有NOR技術FlashMemory的特點,即程序和數據可存放在同一芯片上,擁有獨立的數據總線和地址總線,能快速隨機讀取,允許系統直接從Flash中讀取代碼執行;可以單字節或單字編程,但不能單字節擦除,必須以Sector為單位或對整片執行擦除操作,在對存儲器進行重新編程之前需要對Sector或整片進行預編程和擦除操作。

NorFlash在擦寫次數上遠遠達不到IICEEPROM,并且由于NOR技術FlashMemory的擦除和編程速度較慢,塊尺寸又較大,因此擦除和編程操作所花費的時間會很長;但SPINorFlash接口簡單,使用的引腳少,易于連接,操作方便,并且可以在芯片上直接運行代碼,其穩定性出色,傳輸速率高,在小容量時具有很高的性價比,這使其很適合應于嵌入式系統中作為FLASHROM,所以在市場的占用率非常高。

常見到的S25FL128、MX25L1605、W25Q64等型號都是SPINorFlash,其常見的封裝多為SOP8,SOP16,WSON8,US0N8,QFN8、BGA24等。

三、ParallelNorFalsh(CFIFlash)

ParallelNorFalsh,也叫做并行NorFlash,采用的Parallel接口通信協議。擁有獨立的數據線和地址總線,它同樣繼承了NOR技術FlashMemory的所有特點;由于采用了Parallel接口,ParallelNorFalsh相對于SPINorFlash,支持的容量更大,讀寫的速度更快,但是由于占用的地址線和數據線太多,在電路電子設計上會占用很多資源。ParallelNorFalsh讀寫時序類似于SRAM,只是寫的次數較少,速度也慢,由于其讀時序類似于SRAM,讀地址也是線性結構,所以多用于不需要經常更改程序代碼的數據存儲。

常見到的S29GL128、MX29GL512、SST39VF020等型號都是ParallelNorFlash,其常見的封裝多為TSSOP32、TSOP48、BGA64,PLCC32等。

四、ParallelNandFlash

ParallelNandFlash同樣采用了Parallel接口通信協議,NandFlash在工藝制程方面分有三種類型:SLC、MLC、TLC。

NandFlash技術FlashMemory具有以下特點:以頁為單位進行讀和編程操作,以塊為單位進行擦除操作;具有快編程和快擦除的功能,其塊擦除時間是2ms,而NOR技術的塊擦除時間達到幾百ms;芯片尺寸小,引腳少,是位成本(bitcost)最低的固態存儲器;芯片包含有壞塊,其數目取決于存儲器密度。壞塊不會影響有效塊的性能,但設計者需要有一套的壞塊管理策略!

對比ParallelNorFalsh,NandFlash在擦除、讀寫方面,速度快,使用擦寫次數更多,并且它強調更高的性能,更低的成本,更小的體積,更大的容量,更長的使用壽命。這使NandFlash很擅于存儲純資料或數據等,在嵌入式系統中用來支持文件系統。其主要用來數據存儲,大部分的U盤都是使用NandFlash,當前NandFlash在嵌入式產品中應用仍然極為廣泛,因此壞塊管理、掉電保護等措施就需要依賴NandFlash使用廠家通過軟件進行完善。

常見到的S34ML01G100、MX30LF2G18AC、MT29F4G08ABADA等型號都是ParallelNandFlash,其常見的封裝多為TSOP48、BGA63、BGA107,BGA137等。

五、SPINandFlash

SPINandFlash,采用了SPINorFlash一樣的SPI的通信協議,在讀寫的速度上沒什么區別,但在存儲結構上卻采用了與ParallelNandFlash相同的結構,所以SPInand相對于SPInorFlash具有擦寫的次數多,擦寫速度快的優勢,但是在使用以及使用過程中會同樣跟ParallelNandFlash一樣會出現壞塊,因此,也需要做特殊壞塊處理才能使用;

SPINandFlash相對比ParallelNandFlash還有一個重要的特點,那就是芯片自己有內部ECC糾錯模塊,用戶無需再使用ECC算法計算糾錯,用戶可以在系統應用當中可以簡化代碼,簡單操作;

常見到的W25N01GVZEIG、GD5F4GQ4UBYIG、F50L1G41A等型號都是SPINandFlash,其常見的封裝多為QFN8、BGA24等。

六、eMMCFlash

eMMC采用統一的MMC標準接口,自身集成MMCController,存儲單元與NandFlash相同。針對Flash的特性,eMMC產品內部已經包含了Flash管理技術,包括錯誤探測和糾正,Flash平均擦寫,壞塊管理,掉電保護等技術。MMC接口速度高達每秒52MBytes,eMMC具有快速、可升級的性能,同時其接口電壓可以是1.8v或者是3.3v。

eMMC相當于NandFlash+主控IC,對外的接口協議與SD、TF卡一樣,主要是針對手機或平板電腦等產品的內嵌式存儲器標準規格。eMMC的一個明顯優勢是在封裝中集成了一個控制器,它提供標準接口并管理閃存,使得手機廠商就能專注于產品開發的其它部分,并縮短向市場推出產品的時間。這些特點對于希望通過縮小光刻尺寸和降低成本的NAND供應商來說,同樣的重要。

eMMC由一個嵌入式存儲解決方案組成,帶有MMC(多媒體卡)接口、快閃存儲器設備(NandFlash)及主控制器,所有都在一個小型的BGA封裝,最常見的有BGA153封裝;我們通常見到的KLMAG8DEDD、THGBMAG8B4JBAIM、EMMC04G-S100等型號都是eMMCFlash。eMMCFlash存儲容量大,市場上32GByte容量都常見了,其常見的封裝多為BGA153、BGA169、BGA100等。

七、USF2.0

JEDEC在2013年9月發布了新一代的通用閃存存儲器標準USF2.0,該標準下得閃存讀寫速度可以高達每秒1400MB,這相當于在兩秒鐘內讀寫兩個CD光盤的數據,不僅比eMMC有更巨大的優勢,而且它甚至能夠讓電腦上使用的閃存存儲介質固態硬盤也相形見絀。UFS閃存規格采用了新的標準2.0接口,它使用的是串行界面,很像PATA、SATA的轉換,并且它支持全雙工運行,可同時讀寫操作,還支持指令隊列。相對之下,eMMC是半雙工,讀寫必須分開執行,指令也是打包,在速度上就已經是略遜一籌了,而且UFS芯片不僅傳輸速度快,功耗也要比eMMC5.0低一半,可以說是日后旗艦手機閃存的理想搭配。目前僅有少數的半導體廠商有提供封裝成品,如三星東芝電子等。

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