在嵌入式應(yīng)用中，海量存儲(chǔ)密度正在以前所未有的速度增長(zhǎng)。像便攜式媒體播放器、蜂窩電話、數(shù)碼相機(jī)、便攜式導(dǎo)航設(shè)備、無線網(wǎng)卡、閃盤這樣的消費(fèi)產(chǎn)品由于需要處理越來越多的多媒體內(nèi)容而要求更高的海量存儲(chǔ)密度。

　　nand閃存已經(jīng)成為消費(fèi)類應(yīng)用中用作海量存儲(chǔ)的主要選擇，因?yàn)樗啾萵or閃存而言具有單位比特成本更低、存儲(chǔ)密度更高的優(yōu)勢(shì)，并且具有比硬盤更小的尺寸、更低的功耗以及更可靠的優(yōu)勢(shì)。

　　因?yàn)閚and閃存在消費(fèi)市場(chǎng)上的需求量很高，因而存儲(chǔ)成本下降得很快，像pos(銷售點(diǎn))終端、打印機(jī)以及其他應(yīng)用可以用nand存儲(chǔ)器以更低的成本達(dá)到更高的密度。

　　然而，由于這些嵌入式應(yīng)用對(duì)更高nand閃存密度的要求在不斷提高，設(shè)計(jì)師需要從各種nand閃存類型、密度、供應(yīng)商以及發(fā)展路線圖和實(shí)現(xiàn)方式中作出合理選擇。

　　使用nand閃存的第一個(gè)也是最重要的選擇標(biāo)準(zhǔn)是nand控制器的實(shí)現(xiàn)。所有的nand閃存器件都需要位于軟件中的維護(hù)開銷和作為硬件的外部控制器以確保數(shù)據(jù)可靠，使nand閃存器件的壽命最大，并提高性能。nand控制器的三個(gè)主要功能是壞塊管理、損耗均衡以及糾錯(cuò)編碼(ecc)。

　　nand閃存以簇的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，即所謂的塊。大多數(shù)nand閃存器件在制造測(cè)試時(shí)就會(huì)發(fā)現(xiàn)有一些壞塊，這些壞塊在供應(yīng)商的器件規(guī)格說明中是有標(biāo)記的。

　　此外，好的塊也可能會(huì)在nand生命周期內(nèi)降低性能，因此必須通過軟件進(jìn)行跟蹤，并進(jìn)行壞塊管理。此外，對(duì)特定　　的塊進(jìn)行不斷的讀寫操作可能導(dǎo)致該塊很快“磨損”而變成壞塊。為了確保nand器件最長(zhǎng)的壽命，限制磨損塊的數(shù)量，需要利用損耗均衡技術(shù)讓所有的塊讀寫次數(shù)均衡。

　　最后，由于某個(gè)單元的休止或操作可能產(chǎn)生誤碼，因此必須以軟件或硬件方式實(shí)現(xiàn)ecc來發(fā)現(xiàn)并糾正這些誤碼。ecc通常被業(yè)界定義為每528字節(jié)扇區(qū)中能糾正的代碼比特?cái)?shù)。在一個(gè)系統(tǒng)中，這種nand控制器可以按照?qǐng)D1所示的三種不同配置方式與nand進(jìn)行組合。

　　除了從圖1所示的三種nand解決方案中作出選擇外，設(shè)計(jì)師還必須在兩種nand閃存器件-slc nand和mlc nand中作出選擇，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)。

　　slc nand的每個(gè)塊都具有更長(zhǎng)的使用壽命和可靠性，因此需要較少的ecc，并能提供優(yōu)異的性能。mlc nand性能則較低，而且難以實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樗枰叩燃?jí)的壞塊管理、損耗均衡和ecc。

　　然而就單比特的價(jià)格來說，它大約只有slc nand的1/3。由于slc和mlc nand之間成本差距越來越大，大多數(shù)應(yīng)用開始轉(zhuǎn)向mlc nand，特別是較高密度的應(yīng)用，這樣可以大大地降低材料成本。

　　圖1中的三選一需要考慮多種因素，包括微處理器對(duì)nand控制器的支持、所采用的nand類型(slc或mlc)以及平臺(tái)所要求的nand密度。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖1：nand架構(gòu)選擇。

　　如果平臺(tái)中使用了帶完整nand接口和控制器的微處理器，設(shè)計(jì)師通常傾向于第一種選擇。大多數(shù)當(dāng)代的微處理器即使支持nand的話，通常也只支持較低密度的slc nand存儲(chǔ)器。

　　工藝技術(shù)限制了slc或mlc nand裸片上能夠?qū)崿F(xiàn)的存儲(chǔ)量，而當(dāng)前每個(gè)裸片能支持的密度大約為1gb。因此為了支持更高密度的nand，控制器必須支持多個(gè)nand。

　　通常這需要通過使用交織處理和多個(gè)芯片使能管腳實(shí)現(xiàn)。而增加多個(gè)芯片使能腳以支持多個(gè)nand將使微處理器的引腳數(shù)量增多，因此在微處理器中包含該類型的nand控制器不是十分流行。

　　而且mlc nand接口在微處理器上很難看到，這有幾方面的原因。隨著mlc nand工藝技術(shù)節(jié)點(diǎn)的持續(xù)縮小，支持這種nand存儲(chǔ)器所需的ecc等級(jí)變得越來越高。

　　目前mlc nand所需的ecc等級(jí)為4比特，但是很快就會(huì)提高到8比特和12比特。更多數(shù)量的ecc需要nand控制器中的硬件支持。然而，微處理器的發(fā)展步伐比快速發(fā)展的mlc nand遲緩得多。

　　對(duì)很多不同的嵌入式和可插拔式存儲(chǔ)器而言，“受控nand”方法(選項(xiàng)2)非常有用。所有的便攜式sd/mmc卡都是這種實(shí)現(xiàn)方法，而市場(chǎng)上的嵌入式受控nand也有幾種選擇。這種方法有其優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槲⑻幚砥髦恍枰С忠环Nsd/mmc類型接口就能使系統(tǒng)支持slc或mlc nand。

　　控制器是與nand存儲(chǔ)器堆疊在一起的，負(fù)責(zé)處理所有的壞塊管理、損耗均衡以及nand所需的ecc。目前受控的nand實(shí)現(xiàn)密度在嵌入式應(yīng)用中大約為4gb，在移動(dòng)卡中為8gb。

　　這種方法的缺點(diǎn)是不同的供應(yīng)商在他們的各種受控nand上支持不同的接口(有的供應(yīng)商可能使用sd、有的供應(yīng)商可能使用mmc，也有供應(yīng)商可能使用專用接口)，因此更換nand供應(yīng)商的時(shí)候需要對(duì)軟件作大量修改

　　選項(xiàng)3讓設(shè)計(jì)師在選擇nand類型以及選擇不同供應(yīng)商時(shí)具有最大的自由度。幾乎所有的nand控制器都支持不同類型、不同供應(yīng)商