Flash存储芯片技术详解：从分类到应用

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Flash存储芯片技术详解：从分类到应用

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Flash存储芯片是现代电子设备中不可或缺的存储组件，广泛应用于各种场景。本文将详细介绍Flash存储芯片的分类、特点以及应用场景，帮助读者全面了解这一重要技术。

1. 按照接口分类

Flash存储芯片主要分为Serial串口Flash和Parallel并口Flash两大类。目前市场大量使用Serial Flash，主要是因为其价格便宜且已能满足系统对数据读写速度的要求。Serial Flash在很大程度上已经可以代表NOR Flash。

小知识：

在整个存储IC芯片类里，NOR Flash占比约为1%（统计数据来自2018年）。
在整个存储IC芯片类里，DRAM和NAND Flash共占比98%（统计数据来自2018年）。

2. 按照内部结构分类

Flash存储芯片主要分为NOR Flash和NAND Flash两大类。

2.1 NOR Flash特点

地址和数据线是分开的。
存储容量相对较低，当前镁光最高可达1Gbit。
同容量下，NOR Flash的价格高于NAND Flash。
启动方式：处理器可以直接从地址0开始读取数据，因为支持XIP（eXecute In Place），代码可以直接在NOR Flash上执行，无需复制到内部内存SRAM。

2.2 NAND Flash特点

地址和数据共用同一总线。
存储容量高，当前三星最高可达1Tbit。
同容量下，NAND Flash的价格低于NOR Flash。
启动方式：需要先将NAND Flash存储的前4Kb数据自动拷贝到片内SRAM，处理器再从SRAM的地址0开始读取数据。

3. NOR Flash和NAND Flash的区别

3.1 NOR Flash特点

擦除和写入时间较长（约5秒），比NAND Flash（4ms）慢。
读取速度较快。
功耗较高。
稳定性高，发生位交换的次数低于NAND Flash。
可擦除次数为10万次。
擦除时间较长，因为内部块较大，是NAND Flash的8倍。
NAND Flash的单元尺寸是NOR Flash的一半。
NAND Flash的价格更低，相同单元尺寸下存储密度更高。
使用方便，连接引脚后即可使用。
适用于程序存储。
支持随机读取存储区内的数据，而NAND Flash只能按块读取。
如果某块损坏，整个NOR Flash将无法使用。

3.2 NAND Flash特点

擦除时间较短（4ms），比NOR Flash快。
读取速度较慢。
可擦除次数高达100万次。
可靠性低于NOR Flash，需要采用ECC错误修正算法或EDC错误探测算法。
使用较为繁琐，不同厂商的存取方式不同，需要先写入驱动才能读写。
适用于数据存储。
即使某块损坏，也可以跳过继续使用。

小知识：

NOR Flash和NAND Flash的结构差异源于其设计原理。东芝的舛冈富士雄先生在1984年发明了NOR Flash，在1986年发明了NAND Flash。NOR Flash的位线和源线都与各自的存储单元相连，可以读取单比特数据，但写入速度较慢且难以实现高集成度。而NAND Flash通过将位线和源线与多个存储单元连接，实现了更快的写入和擦除速度，但无法进行单比特读取。因此，NOR Flash通常用于存储程序，而NAND Flash用于存储大容量数据。