Flash 芯片类型介绍

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Flash 芯片类型介绍

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一、 IIC EEPROM

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• IIC EEPROM，采用的是 IIC 通信协议； IIC 通信协议具有的特点：简单的两条总线线路，一条串行数据线（SDA），一条串行时钟线（SCL）；串行半双工通信模式的 8 位双向数据传输，位速率标准模式下可达100Kbit/s；一种电可擦除可编程只读存储器，掉电后数据不丢失，由于芯片能够支持单字节擦写，且支持擦除 的次数非常之多，一个地址位可重复擦写的理论值为 100 万次，在实际应用中具有着不可替代的作用。日常我们常接触芯片型号有AT24C02、 FM24C02、 CAT24C02 等，其常见的封装多为 DIP8， SOP8， TSSOP8 等。
  
  

二、 SPI NorFlash

• SPI NorFlash，采用的是 SPI 通信协议，有 4 线（时钟，两个数据线，片选线）或者 3 线（时钟，两个数据线）通信接口，由于它有两个数据线能实现全双工通信，因此比 IIC 通信协议的 IIC EEPROM 的读写速度上要快很多。 SPI NorFlash 具有 NOR 技术 Flash Memory 的特点，即程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；可以单字节或单字编程， 但不能单字节擦除，必须Sector 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 Sector 或整片进行预编程和擦除操作。 NorFlash在擦写次数上远远达不到 IIC EEPROM，并且由于 NOR 技术 Flash Memory 的擦除和编程速度较慢，块尺寸又较大，因此擦除和编程操作所花费的时间会很长；但 SPI NorFlash 接口简单，使用的引脚少，易于连接，操作方便，并且可以在芯片上直接运行代码，其稳定性出色，传输速率高，在小容量时具有很高的性价比，这使其很适合应于嵌入式系统中作为FLASH ROM，所以在市场的占用率非常高。 我们通常见到的 S25FL128、 MX25L1605、 W25Q64 等型号都是 SPINorFlash，其常见的封装多为 SOP8， SOP16， WSON8， US0N8， QFN8BGA24 等。
  
  

三、 Parallel NorFalsh

• Parallel NorFalsh,也叫做并行 NorFlash,采用的 Parallel接口通信协议，拥有独立的数据线和地址总线，它同样继承了 NOR 技术 Flash Memory 的所有特点；由于采用了 Parallel接口， Parallel NorFalsh 比SPINorFlash支持的容量更大，读写的速度更快，但是由于占用的地址线和数据线太多，在电路电子设计上会占用很多资源。Parallel NorFalsh 读写时序类似于SRAM，只是写的次数较少，速度也慢，由于其读时序类似于SRAM，读地址也是线性结构，所以多用于不需要经常更改程序代码的数据存储。
• 我们通常见到的 S29GL128、 MX29GL512、 SST39VF020 等型号都是 ParallelNorFlash，其常见的封装多为 TSSOP32、 TSOP48、 BGA64， PLCC32 等。
  
  

四、 Parallel NandFlash

• Parallel NandFlash 同样采用了 Parallel 接口通信协议， NandFlash 在工艺制程方面分有三种类型： SLC、 MLC、 TLC。 NandFlash 技术 Flash Memory具有以下特点：以页为单位进行读和编程操作，以块为单位进行擦 除操作；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；芯片尺 寸小，引脚少，是位成本(bit cost)最低的固态存储器；芯片包含有坏块，其数目取决于存储器密度。坏块不会影响有效块的性能，但设计者需要有一套的坏块管理策略！
• 对比 Parallel NorFalsh， NandFlash 在擦除、读写方面，速度快，使用擦写次数更多，并且它强调更高的性 能，更低的成本，更小的体积，更大的容量，更长的使用寿命。这使 NandFlash很擅于存储纯资料或数据等，在嵌入式系统中用来支持文件系统。其主要用来数据存储，大部分的 U 盘都是使用 NandFlash，当前NandFlash在嵌入式产品中应用仍然极为广泛，因此坏块管理、掉电保护等措施就需要依赖 NandFlash 使用厂家通软件进行完善。
• 我们通常见到的 S34ML01G100、 MX30LF2G18AC、 MT29F4G08ABADA 等型号都是 Parallel NandFlash， 其常见的封装多为 TSOP48、 BGA63、 BGA107， BGA137 等。
  
  

五、 SPI NandFlash

• SPI NandFlash，采用了 SPI NorFlash 一样的 SPI的通信协议，在读写的速度上没什么区别，但在存储结构上却采用了与 Parallel NandFlash 相同的结构，所以 SPI nand 相对于 SPI norFlash 具有擦写的次数多，擦写速度快的优势，但是在使用以及使用过程中会同样跟 Parallel NandFlash 一样会出现坏块，因此，也需要做特殊坏块处理才能使用；
• SPI NandFlash 相对比 Parallel NandFlash 还有一个重要的特点，那就是芯片自己有内部 ECC 纠错模块，用户无需再使用 ECC 算法计算纠错，用户可以在系统应用当中可以简化代码，简单操作；
• 我们通常见到的 W25N01GVZEIG、 GD5F4GQ4UBYIG、 F50L1G41A 等型号都是 SPI NandFlash，其常见的封装多为 QFN8、 BGA24 等。
  
  

六、 eMMC Flash

• eMMC 采用统一的 MMC 标准接口，自身集成 MMC Controller，存储单元与 NandFlash 相同。针对 Flash的特性， eMMC 产品内部已经包含了 Flash 管理技术，包括错误探测和纠正， Flash 平均擦写，坏块管理，掉电保护等技术。 MMC 接口速度高达每秒 52MBytes， eMMC 具有快速、可升级的性能，同时其接口电压可以是1.8v 或者是 3.3v。
• eMMC 相当于 NandFlash+主控 IC ，对外的接口协议与 SD、 TF 卡一样，主要是针对手机或平板电脑等产品的内嵌式存储器标准规格。 eMMC 的一个明显优势是在封装中集成了一个控制器，它提供标准接口并管理闪存，使得手机厂商就能专注于产品开发的其它部分，并缩短向市场推出产品的时间。这些特点对于希望通过缩小光刻尺寸和降低成本的 NAND 供应商来说，同样的重要。
• eMMC 由一个嵌入式存储解决方案组成，带有 MMC(多媒体卡)接口、快闪存储器设备(Nand Flash)及主控制器，所有都在一个小型的 BGA 封装,最常见的有 BGA153 封装;我们通常见到的 KLMAG8DEDD、THGBMAG8B4JBAIM、 EMMC04G-S100 等型号都是 eMMC Flash。 eMMCFlash 存储容量大，市场上32GByte 容量都常见了，其常见的封装多为 BGA153、 BGA169、 BGA100 等
  

七、 USF2.0

• JEDEC 在 2013 年 9 月发布了新一代的通用闪存存储器标准 USF2.0，该标准下的闪存读写速度可以高达1400MB/秒，这相当于在两秒钟内读写两个 CD 光盘的数据，不仅比 eMMC 有更巨大的优势，而且它甚至能够让电脑上使用的闪存存储介质固态硬盘也相形见绌。 UFS 闪存规格采用了新的标准 2.0 接口，它使用的是串行界面，很像 PATA、SATA 的转换，并且它支持全双工运行，可同时读写操作，还支持指令队列。相对之下， eMMC是半双工，读写必须分开执行，指令也是打包，在速度上就已经是略逊一筹了，而且 UFS 芯片不仅传输速度快，功耗也要eMMC5.0低一半，可以说是日后旗舰手机闪存的理想搭配。目前仅有少数的半导体厂商 有提供封装成品，如三星、东芝电子等。