Продолжение разбирательства что такое NOR и NAND. Эх, где бы поподробнее почитать про принцип работы флэш-памяти? С т.з. электроники... А то не всё понятно :(

При выборе типа запоминающего устройства перед разработчиком встает вопрос, что предпочтительнее - NOR или NAND?

Благодаря своей широкой распространенности в портативных электронных устройствах и других потребительских товарах флэш-память стала одним из самых быстрых развивающихся направлений полупроводниковых запоминающих устройств. На рынке преобладают два основных типа флэш-памяти NOR и NAND.

Флэш-память NOR часто используется в портативных электронных устройствах, и она стала преимущественной архитектурой в сотовых телефонах и карманных компьютерах. Флэш-память NAND, отличающаяся малыми размерами запоминающей ячейки и, соответственно, минимальной ценой единицы информации, широко используется в запоминающих устройствах таких потребительских товарах, как цифровые камеры и плееры MP3. Эта архитектура также широко применяется для хранения данных в камерах и сотовых телефонах.

Постепенно различия между NAND и NOR стираются, т.к. новые опции контроллера делают NAND альтернативой для более широкого применения. С увеличением плотности цена бита флэш-памяти NAND снижается, и, чтобы обеспечить преимущества большей скорости записи/стирания, разработчики портативной электроники уже применяют ее в некоторых областях вместо памяти NOR.

Различия между памятью с одноуровневой ячейкой (SLC) и памятью с многоуровневой ячейкой (MLC) являются другим фактором в выборе флэш-памяти.

Память MLC NAND обеспечивает большую плотность информации в меньшем объеме кремния посредством записи двух бит в ячейке памяти. Технология MLC применяется в устройствах с памятью NAND и NOR и отличается высокой ценовой эффективностью во многих областях применения. Она также расширяет диапазон рабочих характеристик, позволяя разработчикам выбирать продукт, который наиболее соответствует требованиям их систем.

Разработчики могут также рассматривать подсистемы, которые используют оба типа памяти NOR и NAND. Соотношение плотности информации, скорости, цены и энергопотребления делают различные типы памяти предпочтительными в различных приложениях.

В производстве запоминающих подсистем, реализованных в одном компоненте, используются многокристальные модули (MCP), которые объединяют NOR, NAND, SRAM, SDRAM, псевдо-SRAM. Они широко применяются в сотовых телефонах, и могут помочь разработчикам других электронных устройств направить усилия на решения, которые дают большую емкость памяти и лучшую производительность при меньшей цене и меньших размерах. И некоторые руководства, следующие далее, помогут найти компромисс в любой области, когда встает задача выбора флэш-памяти.


NOR против NAND.

Флэш-память NOR характеризуется малой плотностью, высокой скоростью считывания, малой скоростью записи, малой скоростью стирания, вводом-выводом с произвольной выборкой. Память NOR идеально подходит для непосредственно выполняемого кода, например, загрузки или выполнения прикладной программы, т.к. ее интерфейс с произвольной выборкой позволяет микропроцессору обращаться непосредственно к любому адресу так же, как к маске ROM или SRAM. Недостатком такого интерфейса является необходимость предоставления дополнительных адресных линии при апгрейде на кристалл большей плотности.

Флэш-память NAND отличается большей плотностью, средней скоростью считывания, высокой скоростью записи, высокой скоростью стирания, косвенным доступом ввода-вывода. Интерфейс косвенного доступа требует, чтобы память NAND адресовалась посредством последовательности команд вместо применения прямой адресации по линиям адресов. Память NAND имеет внутренние регистры команд, адреса и данных. Несмотря на то, что этот интерфейс кажется более громоздким, чем интерфейс прямой адресации памяти NOR, отличительным преимуществом этой памяти является относительная легкость апгрейда на устройства большей емкости. Благодаря особенностям непрямого интерфейса расположение внешних выводов и подключение к шине данных не изменяется при увеличении емкости кристалла. Это является аналогией интерфейса жесткого диска, который остается неизменным при подключении накопителей больших емкостей.

Тип памяти	Компактность	Скорость считывания	Скорость записи	Скорость стирания	Адресация
NOR	-	Высокая	Низкая	Низкая	Произвольная
NAND	+	Низкая	Высокая	Высокая	Косвенная

Память NOR более подходит для случаев, когда необходимо выгрузить данные из памяти, выполнить код из памяти, или когда время задержки считывания является некритичным фактором. Однако, память NAND наиболее предпочтительна для разработчика в случае, когда требуется больший объем для хранения информации, высокие скорости программирования и стирания.

Несмотря на то, что выигрыш в высокой производительности в устройствах высокой плотности записи очевиден, скорость стирания информации также очень важна, хотя это далеко не очевидно. В отличие от запоминающих устройств на магнитных носителях (жесткие диски и ленточные накопители) программирование памяти NAND лишь переводит состояние ячейки памяти из состояния 1 в состояние 0.

Требуется отдельный шаг для переключения бита обратно в состояние 1 до повторного программирования запоминающего устройства. В запоминающей матрице скорость перезаписи является результатом объединения процессов стирания и программирования.


Многоуровневая флэш-память

Память MLC NAND позволяет записывать в каждую ячейку памяти 2 бита информации, и в сравнении с однобитной ячейкой памяти SLC NAND, дает большую емкость при меньшей цене ячейки. В то время как SLC NAND более приемлема в некоторых специфических приложениях, различие в производительности не затрагивает многие области ее применения, включая большинство цифровых камер.

MLC NAND дает очень конкурентный уровень производительности и делает карты памяти NAND более популярными среди большинства потребителей. Сегодня емкость коммерческой памяти MLC NAND достигает 4 гигабита, тогда как емкость MLC NOR достигает лишь 256 мегабит.

В приближенных расчетах можно сказать, что при одинаковой технологии производства флэш-памяти устройства MLC обеспечивают емкость вдвое большую, чем SLC. Проверенная временем технология MLC в основном используется в областях, где цена наиболее предпочтительна, например, в сотовых телефонах и картах памяти.

Значительная часть карт памяти NAND сегодня изготавливаются из MLC NAND, и быстрый рост этого сегмента рынка показывает, производительность MLC NAND отвечает требованиям потребителей.

Хотя использование технологии MLC и дает максимальную плотность (и меньшие затраты), в сравнении с однобитовой ячейкой, ее производительность ниже, что выражается в более медленной скорости записи (и потенциально - стирания), так же, как в снижении продолжительности цикличности записи-стирания.

Кроме того, в связи с записью 2х бит в ячейку, вероятность ошибки бита выше, чем для технологии SLC. Это компенсируется использованием алгоритма определения и коррекции ошибок (EDC). Системные разработчики используют EDC для определения и коррекции ошибок в системах с кодами Хэмминга (который является общим для существующих подсистем памяти) и кодами Соломона Рида (общими для накопителями на жестких носителях и компакт-дисках).


Долговечность устройства.

Сегодня средняя долговечность памяти составляет около 100000 циклов для SLC и около 10000 циклов для MLC. В большинстве случаев это более чем достаточно. К примеру, по оценке с некоторым запасом в карту памяти 256МБ 4-мегапиксельной камеры можно записать порядка 250 картинок, и 10000 циклов ее чтения-записи дают пользователю возможность записать и/или просмотреть 2.5 миллиона картинок в расчетный период жизни карты. Это количество далеко за пределами среднего количества фото, которые может сделать простой пользователь, и если он будет просматривать все эти картинки, и потратит хотя бы 10 секунд на каждую, то на просмотр 2.5 миллионов картинок у него уйдет около 290 дней. В данном применении, безусловно, различия в долговечности запоминающих устройств некритичны.

В других случаях, когда прежде всего требуются высокая надежность, долговечность и производительность, наиболее предпочтительна память SLC.


Многокристальные сборки.

Многокристальные сборки сегодня могут использоваться для объединенных, сложных систем памяти, реализованных в одном малом корпусе. Использование памяти обоих типов NOR и NAND, так же, как и других типов, является лучшим решением для хранения кодов и архивов. Эти устройства широко используются в сотовых телефонах с дополнительными функциями (камера, Интернет-проводник), и преимущества этого подхода могут применяться в других портативных устройствах.

К примеру, размеры стэка из пяти кристаллов памяти, размещенных в корпусе BGA, могут составлять 9x12x1.4 мм в зависимости от особенностей конфигурации памяти. Сегодня в корпусе одного устройства может размещаться до девяти слоев комбинаций двух, трех или четырех типов памяти.


В архитектуре обычной памяти многофункциональных сотовых телефонов обычно используется память NOR для хранения кодов, псевдо-SRAM для рабочей области, память NAND для хранения данных, и SRAM – для резервного копирования.

И сегодня проектировщики могут выбирать все преимуществами NOR, NAND, SLC, MLC для наибольшего соответствия проекту.

источник.