對(duì)于許多消費(fèi)類音視頻產(chǎn)品而言，nand flash是一種比硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器更好的存儲(chǔ)方案，這在不超過(guò)4gb的低容量應(yīng)用中表現(xiàn)得猶為明顯。隨著人們持續(xù)追求功耗更低、重量更輕和性能更佳的產(chǎn)品，nand正被證明極具吸引力。

nand閃存陣列分為一系列128kb的區(qū)塊(block)，這些區(qū)塊是nand器件中最小的可擦除實(shí)體。擦除一個(gè)區(qū)塊就是把所有的位 (bit)設(shè)置為“1”(而所有字節(jié)(byte)設(shè)置為ffh)。有必要通過(guò)編程，將已擦除的位從“1”變?yōu)椤?”。最小的編程實(shí)體是字節(jié)(byte)。 一些nor閃存能同時(shí)執(zhí)行讀寫(xiě)操作(見(jiàn)下圖1)。雖然nand不能同時(shí)執(zhí)行讀寫(xiě)操作，它可以采用稱為“映射(shadowing)”的方法，在系統(tǒng)級(jí)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。這種方法在個(gè)人電腦上已經(jīng)沿用多年，即將bios從速率較低的rom加載到速率較高的ram上。

nand的效率較高，是因?yàn)閚and串中沒(méi)有金屬觸點(diǎn)。nand閃存單元的大小比nor要 小(4f2：10f2)的原因，是nor的每一個(gè)單元都需要獨(dú)立的金屬觸點(diǎn)。nand與硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器類似，基于扇區(qū)(頁(yè))，適合于存儲(chǔ)連續(xù)的數(shù)據(jù)，如圖片、 音頻或個(gè)人電腦數(shù)據(jù)。雖然通過(guò)把數(shù)據(jù)映射到ram上，能在系統(tǒng)級(jí)實(shí)現(xiàn)隨機(jī)存取，但是，這樣做需要額外的ram存儲(chǔ)空間。此外，跟硬盤(pán)一樣，nand器件存 在壞的扇區(qū)，需要糾錯(cuò)碼(ecc)來(lái)維持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性。

存儲(chǔ)單元面積越小，裸片的面積也就越小。在這種情況下，nand就能夠?yàn)楫?dāng)今的低成本消費(fèi)市場(chǎng)提供存儲(chǔ)容量更大的閃存產(chǎn)品。nand閃存 用于幾乎所有可擦除的存儲(chǔ)卡。nand的復(fù)用接口為所有最新的器件和密度都提供了一種相似的引腳輸出。這種引腳輸出使得設(shè)計(jì)工程師無(wú)須改變電路板的硬件設(shè) 計(jì)，就能從更小的密度移植到更大密度的設(shè)計(jì)上。

nand與nor閃存比較

nand閃存的優(yōu)點(diǎn)在于寫(xiě)(編程)和擦除操作的速率快，而nor的優(yōu)點(diǎn)是具有隨機(jī)存取和對(duì)字節(jié)執(zhí)行寫(xiě)(編程)操作的能力(見(jiàn)下圖圖2)。 nor的隨機(jī)存取能力支持直接代碼執(zhí)行(xip)，而這是嵌入式應(yīng)用經(jīng)常需要的一個(gè)功能。nand的缺點(diǎn)是隨機(jī)存取的速率慢，nor的缺點(diǎn)是受到讀和擦除 速度慢的性能制約。nand較適合于存儲(chǔ)文件。如今，越來(lái)越多的處理器具備直接nand接口，并能直接從nand(沒(méi)有nor)導(dǎo)入數(shù)據(jù)。

nand的真正好處是編程速度快、擦除時(shí)間短。nand支持速率超過(guò)5mbps的持續(xù)寫(xiě)操作，其區(qū)塊擦除時(shí)間短至2ms，而nor是750ms。顯然，nand在某些方面具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。然而，它不太適合于直接隨機(jī)存取。

對(duì)于16位的器件，nor閃存大約需要41個(gè)i/o引腳；相對(duì)而言，nand器件僅需24個(gè)引腳。nand器件能夠復(fù)用指令、地址和數(shù)據(jù)總 線，從而節(jié)省了引腳數(shù)量。復(fù)用接口的一項(xiàng)好處，就在于能夠利用同樣的硬件設(shè)計(jì)和電路板，支持較大的nand器件。由于普通的tsop-1封裝已經(jīng)沿用多 年，該功能讓客戶能夠把較高密度的nand器件移植到相同的電路板上。nand器件的另外一個(gè)好處顯然是其封裝選項(xiàng)：nand提供一種厚膜的2gb裸片或 能夠支持最多四顆堆疊裸片，容許在相同的tsop-1封裝中堆疊一個(gè)8gb的器件。這就使得一種封裝和接口能夠在將來(lái)支持較高的密度。

nand基本操作

以2gb nand器件為例，它由2048個(gè)區(qū)塊組成，每個(gè)區(qū)塊有64個(gè)頁(yè)(見(jiàn)圖3)。

每一個(gè)頁(yè)均包含一個(gè)2048字節(jié)的數(shù)據(jù)區(qū)和64字節(jié)的空閑區(qū)，總共包含2,112字節(jié)。空閑區(qū)通常被用于ecc、耗損均衡(wear leveling)和其它軟件開(kāi)銷功能，盡管它在物理上與其它頁(yè)并沒(méi)有區(qū)別。nand器件具有8或16位接口。通過(guò)8或16位寬的雙向數(shù)據(jù)總線，主數(shù)據(jù)被 連接到nand存儲(chǔ)器。在16位模式，指令和地址僅僅利用低8位，而高8位僅僅在數(shù)據(jù)傳輸周期使用。

擦除區(qū)塊所需時(shí)間約為2ms。一旦數(shù)據(jù)被載入寄存器，對(duì)一個(gè)頁(yè)的編程大約要300μs。讀一個(gè)頁(yè)面需要大約25μs，其中涉及到存儲(chǔ)陣列訪問(wèn)頁(yè)，并將頁(yè)載入16,896位寄存器中。

除了i/o總線，nand接口由6個(gè)主要控制信號(hào)構(gòu)成：

1.芯片啟動(dòng)(chip enable, ce#)：如果沒(méi)有檢測(cè)到ce信號(hào)，那么，nand器件就保持待機(jī)模式，不對(duì)任何控制信號(hào)作出響應(yīng)。

2.寫(xiě)使能(write enable, we#): we#負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)、地址或指令寫(xiě)入nand之中。

3.讀使能(read enable, re#): re#允許輸出數(shù)據(jù)緩沖器。

4.指令鎖存使能(command latch enable, cle): 當(dāng)cle為高時(shí)，在we#信號(hào)的上升沿，指令被鎖存到nand指令寄存器中。

5.地址鎖存使能(address latch enable, ale)：當(dāng)ale為高時(shí)，在we#信號(hào)的上升沿，地