NAND or NOR,如何选用合适的人员闪存进行设计

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导读:区别在于闪存的晶体管加入了&浮动栅(floating gate)&和&控制栅(Control gate)&。并通过电容与控制栅相耦合。应用最广泛的电荷生成与存储方案是&通道热电子编程(Channel Hot Electron。另一种方案被称为&Fowler-Nordheim(FN)隧道效应法&。NOR闪存同时使用上述两种方法。而NAND闪存采用FN法写入和擦除。NOR和NAND型闪存有SLC(Single-Level-Cell。单极单元)和MLC(Multi-Level-Cell。传统上还有NOR+RAM、NOR+NAND+RAM两种组合模式。
关键词:Flash闪存,NAND闪存,NOR闪存,浮动栅,控制栅,通道热电子编程,隧道效应法,SLC,MLC,RAM
目前流行的迷你移动存储产品几乎都是以闪存作为存储介质。闪存作为一种非挥发性的半导体存储芯片,具有体积小、功耗低、不易受物理破坏的优点,是移动数码产品的理想存储介质。随着价格的不断下降以及容量、密度的不断提高,闪存开始向通用化的移动存储产品发展。免费。现阶段,闪存有许多种类型,从结构上主要有AND、NAND、NOR、DINOR等,其中NAND和NOR是目前最为常见的类型。网。NOR型闪存是目前大家接触的最多的闪存,它在存储格式和读写方式上都与大家常用的内存相近,支持随机读写,具有较高的速度,这也使其非常适合存储程序及相关数据,尤其适用于手机。而NAND型闪存的容量大,但速度比较慢,适合大量数据的连续传输和保存,多用作为电子硬盘、移动存储介质。
1、NAND、NOR闪存的基本原理
无论NAND还是NOR,都是闪存(Flash Memory)家族中的成员,两者在基本的数据存储方式和操作机理上都完全相同。闪存以单晶体管作为二进制信号的存储单元,其结构与普通的半导体晶体管非常类似,区别在于闪存的晶体管加入了&浮动栅(floating gate)&和&控制栅(Control gate)&。浮动栅用于贮存电子,表面被一层硅氧化物绝缘体所包覆,并通过电容与控制栅相耦合。当负电子在控制栅的作用下被注入到浮动栅中时,NAND单晶体管的存储状态就由1变成0;而当负电子从浮动栅中移走后,存储状态就由0变成1。包覆在浮动栅表面的绝缘体的作用就是将内部的电子&困住&,达到保存数据的目的。如果要写入数据,就必须将浮动栅中的负电子全部移走,令目标存储区域都处于1状态,只有遇到数据0时才发生写入动作,但这个过程需要耗费较长的时间,导致不管是NAND还是NOR型闪存,其写入速度总是慢于数据读取的速度。
2、NAND、NOR闪存的电荷生成与存储方案
一般来讲,应用最广泛的电荷生成与存储方案是&通道热电子编程(Channel Hot Electron,CHE)&,它是通过对控制栅施加高电压,使传导电子在电场的作用下突破绝缘体的屏障进入到浮动栅内部,反之亦然,以此来完成写入或抹除动作;另一种方案被称为&Fowler-Nordheim(FN)隧道效应法&,它是直接在绝缘层两侧施加高电压形成高强度电场,帮助电子穿越氧化层通道进出浮动栅。
NOR闪存同时使用上述两种方法,CHE用于数据写入,支持单字节或单字编程;FN法则用于擦除,但NOR不能单字节擦除,必须以块为单位或对整片区域执行擦除操作。而NAND闪存采用FN法写入和擦除,且采用一种&页面-块&寻址的统一存储方式,单晶体管的结构相对简单,存储密度较高,擦除动作很快。
3、NAND、NOR闪存的特点
总的来说,NAND闪存可提供更大的容量,写入速度较快,单晶体管的结构相对简单,存储密度较高,擦除动作很快,但缺陷在于读出性能平平,不支持代码本地执行,且很容易出现坏块。它广泛用于数据存储相关的领域,如移动存储产品、各种类型的闪存卡、音乐播放器等。而NOR闪存支持代码本地运行,采用随机存储方式,设备可以直接存取任意区域的数据读速度也稍快,但缺陷在于很难实现较高的存储密度,写入速度稍慢,在擦除和编程操作中所花费的时间很长,无法胜任纯数据存储和文件存储之类的应用,晶体管利用效率较低、容量不占优势。它主要应用于如手机、掌上电脑等需要直接运行代码的场合。
4、NAND、NOR闪存的技术方案
NOR和NAND型闪存有SLC(Single-Level-Cell,单极单元)和MLC(Multi-Level-Cell,多级单元)两种技术方案,其中SLC是最传统的方案,基本原理是为一个存储单元对应一个比特位数据,其优点是技术成熟可靠、高性能和较长的使用寿命。并且,为了弥补容量方面的不足,采用多核心封装或芯片堆叠技术,这是当前的NAND/NOR闪存技术的绝对主流方案。
另一种MLC技术方案的主要采取让一个浮动栅能够表示两个比特位的信息。通过精确控制浮动栅上的电荷数量,使其呈现出4种不同的存储状态,每种状态代表两个二进制数值(00、01、10到11),通过这种虚拟的方式实现存储密度的翻倍。然而,MLC必须以成对的两个比特位作为基本的操作单位,导致其存在功耗较高,使用寿命只有SLC方案的十分之一(MLC闪存的使用寿命只有最多10000次写入)。
5、NAND、NOR闪存的发展
NOR与NAND的不同特性决定了两者不可能取代对方。在NAND虎视眈眈的手机领域,传统上还有NOR+RAM、NOR+NAND+RAM两种组合模式,它们都是采用NOR作为程序存储及执行的器件,RAM则用于存放运行过程中要用到的数据。由于NOR可以直接执行代码,无需动用RAM资源,使得对应的手机产品具有启动速度快、操作反应灵敏、功耗低等优点。NOR+RAM模式注重商务功能的手机产品中,而NOR+NAND+RAM模式多用于具有图像、音频、个人数据的存储器件的高端手机和音乐手机产品中。免费论文网。
然而,NAND阵营不仅满足于此,为了全盘取代NOR,NAND阵营一直在鼓吹NAND+RAM方案,多用于存储系统程序,其中采用了代码和数据都必须载入到RAM后方可执行的&代码映射(odeshadowing)&技术。
在旺盛需求的推动下,闪存业一直保持超高增长速度,市场规模急剧扩大。如数码相机、音乐播放器、娱乐手机、数字电视等等消费电子产品在未来必然将越来越普及,闪存将拥有无限想象的市场空间。为了提高竞争力,各大半导体厂商都会尽一切努力进行新技术的研发,开发出高速度、大容量、高可靠性以及低功耗、低成本的产品成为各个厂商的共同目标,NAND与NOR的融合也将必然的趋势。
[1]陈夏文 蔡敏 《存储器管理单元设计》 华南理工大学应用物理系 日
[2]朱家兴,付伟 《用VHDL实现计算机组成原理实验中的RAM存储器系统》 日
[3]华成英,童诗白 《模拟电子技术基础》 清华大学出版社2006年12月
[4]汤子赢 ,哲凤屏《计算机操作系统》 西安电子科技大学出版社 2005年5月
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选择NAND还是NOR,这确实是个问题。不同的应用和功能应该选用不同类型的闪存。
  在寻找完美&通用存储器&的过程中,嵌入式系统设计师就象是戏剧《等待戈多》中的人物一样,他们一直等待舞台下的人物&戈多&走上舞台,同时又在猜测舞台上正在表演的人物或新人中哪个是戈多。
  正如大家所知的那样,从20世纪70年代开始,嵌入式系统产业样一直在等待&
  选择NAND还是NOR,这确实是个问题。不同的应用和功能应该选用不同类型的闪存。
  在寻找完美&通用存储器&的过程中,嵌入式系统设计师就象是戏剧《等待戈多》中的人物一样,他们一直等待舞台下的人物&戈多&走上舞台,同时又在猜测舞台上正在表演的人物或新人中哪个是戈多。
  正如大家所知的那样,从20世纪70年代开始,嵌入式系统产业样一直在等待&舞台下&出现一种叫作&通用存储器&的&半导体人物&,以便取代从大型机、迷你计算机和台式机传承下来的存储层次(memory hierarchy)体系:非易失性硬盘用于长期的海量存储和备份,动态RAM用于局部快速存储器访问,而SRAM和ROM则分别专门用于快速存取和代码存储。
  随着运算结构的嵌入、移动和便携特性越来越突出,这种需求也越来越强烈,作为&通用存储器&的候选产品开始陆续登场。有些产品,如EEPROM、EPROM、UV-EPROM、铁电RAM和各种伪RAM组合已经开始走下坡路,磁性RAM等其它产品虽开始受到瞩目,但由于众多经济和技术原因却受到质疑。
  不过,目前的一些&角色&特别是各种NAND和NOR闪速EPROM正在被它们的供应商吹捧为&舞台下人物&-通用存储器,或者至少是它的&亲戚&或&很近的朋友&,这其中包括了OneNAND、OrNAND、iNAND、GBNAND、moviNAND、ManagedNAND和NANDrive等。由于有众多&演员&急于要担当角色,因此选择正确的存储器子系统已变得越来越复杂,特别是在你既要给移动和嵌入式系统增加更多的多媒体功能,同时又要缩小物理尺寸和降低系统总成本的时候,系统中不仅代码和数据存储器需求会有所增加,而且你设计实现必须更加精简可靠。
  闪存是最实用的解决方案,但了解哪种闪存最适合系统使用是关键。NAND、NOR、可管理NAND和一些混合存储器中哪种才是最佳选择呢?
  NAND闪存是一种需要缺陷管理的高密度低价格非易失性存储器,用这种存储器来满足这些不断增长的代码和数据存储器需求会使存储器子系统更加复杂。再加上需要支持不同的存储器类型、接口、供应商和特殊供应商规范,因此存储器子系统将愈加复杂。
  一个完整、可管理的存储器子系统解决方案可以用工业标准的RAM(PSRAM或SDR/DDR SDRAM)接口来设计。这种可管理的存储器子系统可以与主芯片组/处理器实现无缝集成,并且主系统无需再要应对内嵌存储器件的复杂性和不足问题。
  与NAND闪存不同的是,NOR闪存是目前嵌入式系统中最老也是应用最广泛的存储器之一,它可以用于代码和数据存储。其主要优点是代码可以直接在NOR闪存中执行。另外,NOR闪存可以直接与主处理器接口,因此设计方便,可实现产品的快速上市。
  随着嵌入式系统中多媒体功能的增加,对代码和数据存储的需求也不断上升。对这些应用而言,与其它方案(如NAND闪存)相比,采用更高密度的NOR闪存做代码和数据存储将提升成本。另外,目前最高密度的NOR闪存只有1Gb。而且多媒体数据存储器需要较高的读写性能。因此在许多嵌入式应用(例如高端手机)中系统设计师转用NAND闪存来存储多媒体文件和应用代码。
用于代码和数据存储的NAND
  NAND闪存非常适合需要大量代码存储(如操作系统和应用程序)以及大量数据存储的应用,因为NAND闪存不贵,而且可以提供较高的密度(一个裸片可高达16Gb)。与NOR不同的是,NAND闪存不支持芯片内执行(XIP)或随机存取。因此一些使用NAND闪存的系统需要一个低密度的NOR闪存用于系统启动和BIOS代码执行。在其它系统中,NAND闪存控制器或主处理器中的嵌入式启动ROM可提供启动功能。在系统启动后,基于NAND的系统将使用代码映射或需求分页功能执行代码。在代码映射模式下,整个操作系统和应用程序将从NAND闪存挎贝到系统RAM,而在需求分页模式时,将根据需要将部分操作系统和应用程序挎贝到系统RAM中执行。
  虽然NAND闪存与NOR相比价格便宜,而且有更高的密度,但NAND可靠性低,对许多应用而言需要辅以包括误差检测和纠正以及损耗均衡在内的缺陷管理手段才具有可用性。这些NAND闪存管理功能要求复杂的硬件和软件。图1显示了主芯片组与独立NAND闪存相接口的系统。在这样的系统中,缺陷管理功能必须由主芯片组来实现。在主处理器上运行这种闪存管理功能需要一定的软件开发,并且要耗用一些主机的CPU和存储器资源,因此容易降低系统总性能。
图1:主芯片组与独立NAND闪存直接接口的系统框图。
  随着NAND闪存供应商采用越来越小的工艺尺寸,单层单元(SLC)NAND闪存的ECC(纠错码)要求已经从每512字节扇区的1位增加到4位,而多层单元(MLC)NAND闪存也从每512字节扇区的4位增加到8位纠错编码。页面尺寸则从512字节增加到4096字节。一些较小尺寸的SLC NAND闪存的可用性则从10万次降低到5万次,MLC NAND闪存的可用性从1万次下降到5千次(某些情况下为3千次!)。为了减少系统中分立器件的数量,许多芯片组供应商开始在芯片组中集成NAND闪存控制器,这样芯片组就能直接接口独立的NAND闪存。不过由于芯片组设计周期长,芯片组供应商很难跟上NAND闪存技术的发展步伐。因此芯片组中的嵌入式NAND闪存控制器功能经常落后于NAND闪存技术。
  也有些解决方案与标准NAND闪存相似,但可以提供更好的性能和功能。例如,OneNAND就是NAND闪存的一个变种,它在同一器件中整合了RAM和独立SLC NAND闪存,因此可以提供启动功能和更快的读取速度。OneNAND要求每512字节扇区1位ECC,并且可以在主芯片组中或独立的控制器中实现NAND闪存管理功能。
  OrNAND则整合了MirrorBit NOR和NAND闪存接口,它可以比以前的NOR器件提供更快的写入速度。OrNAND同样在主芯片组中或独立控制器只要求执行1位的ECC便可确保可靠的系统启动。不过OrNAND支持的最大密度目前只有1Gb,低于现有NAND闪存的最大密度。
用于数据存储的可管理NAND
  由于嵌入式NAND控制器的局限性,许多系统设计师在寻求可管理的NAND方案。有多家供应商已能提供可管理的NAND存储器产品,它们能降低嵌入式应用中传统存储子系统的复杂性。这些可管理NAND存储器产品包括了iNAND、GBNAND、moviNAND、可管理NAND和NANDrive,主要用于数据存储。通过有效管理带NAND控制器的内置NAND闪存和集成在相同器件中的闪存文件系统(FFS),它们降低了系统复杂度,如图2所示。为了更加方便集成,这些产品采用标准的接口,如安全数据接口(SD)、多媒体卡(MMC)或先进技术附件规格(ATA)。例如,iNAND和GBNAND采用的是SD接口,moviNAND和可管理NAND采用的是MMC接口,NANDrive采用的则是ATA接口。这些接口不能提供XIP访问,因此采用这些器件的系统可能还需要一个NOR闪存用于启动功能。
图2:可管理NAND存储器主要用于数据存储,它通过管理带NAND控制器的内置NAND闪存和集成在同一器件中的闪存文件系统降低了系统复杂性。
  使用可管理NAND器件后,主芯片组就无需集成复杂的NAND管理功能。因此芯片供应商不再为要紧跟不断演变的NAND技术而忧心,从而让供应商能专注于提高他们的核心竞争力。
可管理NAND混合产品
  因为可管理NAND闪存不提供启动功能,系统设计师仍必须使用较昂贵的NOR闪存器件来实现启动。不过包括mDOC H3在内的混合产品已经面世。这些混合器件在同一个器件中通过集成RAM和可管理NAND来简化传统的存储子系统,如图3所示。
图3:一些混合解决方案将RAM和可管理NAND集成在同一个器件中。
  混合产品解决了与可管理NAND相关的启动问题。它们可以直接从NAND闪存启动,无需较昂贵的启动用NOR闪存器件,从而有效降低了系统总成本。可管理NAND混合产品也有助于减少元器件数量,节省电路板面积,这使它们非常适合于诸如手机等空间较敏感的应用。因为使用NAND闪存来实现非易失性存储,因此这种解决方案可以提供更高的密度。
  NAND混合器件的缺点是启动时间较长,因为它们在上电后必须将启动代码从NAND挎贝进启动RAM。另外,NAND混合器件非常复杂,很难集成,并且要求先进的操作系统支持主芯片组上的需求分页。
  mDOC H3通过NOR类总线连接主处理器,相比NAND闪存能提供更快的读取性能,也可以比NOR提供更快的写入性能。由于具有更快的写入速度,这些器件非常适合用来存储多媒体数据。
  使用可管理的NAND或者具有启动功能的可管理NAND混合产品不会显著降低存储子系统的总体复杂性。因此系统设计师仍然要处理与不同存储器类型、接口、供应商、特殊供应商规范等有关的复杂问题。这类存储子系统要求更多元器件、更多引脚和复杂的软硬件开发,因此将增加系统成本、电路板面积、开发时间和功耗。同时,它们还将提升主处理器中的外部存储器控制器的复杂度。因此,这些混合器件还不够成熟。当前系统需要一种易用、单标准总线、完整的可管理存储子系统实现代码和数据存储以及系统RAM,并且所有功能都集中在一个器件中。
  系统设计师需要的是一个完整的存储子系统,它能提供数百兆XIP代码存储,且能满足目前多媒体应用不断增长的数据存储需求。理想解决方案应充分整合NOR(快速读取)、NAND(较低成本和较高密度)和RAM(简单总线操作)的优势,而且必须易用、易设计,并有完善的可管理性。因而,这样的解决方案需要很少甚至不需要额外的硬件或软件开发,可提供标准接口,无需任何胶合逻辑就能实现与主芯片组/处理器的无缝集成,从而使得存储子系统的访问象SRAM一样简单方便。
  这种存储子系统解决方案中的内置控制器必须实现ECC、坏块管理和损耗均衡功能,以便应对内置NAND闪存的缺陷。这个控制器还必须能应对所有内置存储器(NOR、NAND和RAM)的复杂性和不足,从而代替主系统完成这些复杂的管理功能。
  另外,这种解决方案还必须通过降低材料、开发和制造成本来满足系统总成本要求。而且还必须通过提供方便集成、可扩展的解决方案来满足移动和消费电子设备系统设计师对缩短面市时间的要求。
下一代存储子系统
  目前面市的可管理存储子系统可以提供上述所有性能和好处。如图4所示的这种配置由一个带内置启动NOR闪存的存储器控制器、NAND闪存和RAM组成,并且全部集成在一个封装内。在NAND闪存前使用了RAM缓存,这样有助于控制器处理需求分页和其它存储器管理功能。另外,RAM缓存使存储子系统线性可寻址,变得象SRAM一样简单。
图4:全功能存储器是可管理存储子系统的一个示例,它在同一个封装内同时集成了带内置启动NOR闪存的存储器控制器、NAND闪存和RAM(a)。控制器可以处理需求分页和其它存储器管理功能(b)。
  RAM块划分成两个主处理器可访问、用户可配置的部分:一个是用于伪NOR(PNOR)的缓存部分,一个是用于主处理器的系统RAM部分。NAND块用于PNOR区域和存储器映射的ATA NAND磁盘区的非易失存储器。可配置PNOR块通过使用RAM缓存和NAND闪存模拟NOR功能。因为NAND是用于主要的非易失存储介质,因此这种解决方案可以提供较大的XIP代码存储,可有效地代替传统高成本、高密度NOR闪存。通过在标准RAM(PSRAM或SDR/DDR SDRAM)总线上使用工业标准ATA数据存储协议,该解决方案可以为日趋增长的多媒体应用提供强大的ATA类数据存储功能。另外,PNOR块中的RAM缓存还能减少对NAND闪存的直接读写访问,从而有助于提高代码和数据存储区的耐用性和可靠性。
  因为这种可管理存储子系统采用了很小的封装,因此可以简化主处理器接口、减少系统复杂性、缩短设计时间、降低系统总成本并提高系统质量和可靠性。其它好处还包括用户可配置的XIP PNOR区、用于MLC和SLC NAND的超强硬件检错和纠错以及向更高密度的可扩展性等。由于不需要复杂的软硬件开发,这种可管理的存储子系统也许就是大家盼望已久的&戈多&。
型号/产品名
深圳优耐检测技术有限公司
深圳优耐检测技术有限公司
深圳优耐检测技术有限公司
深圳优耐检测技术有限公司NOR与NAND的闪存的区别,快速挑选中意闪存
闪存(Flash Memory)是一种长寿命的非易失性(在断电情况下仍能保持所存储的数据信息)的存储器,数据删除不是以单个的字节为单位而是以固定的区块为单位,区块大小一般为256KB到20MB。闪存是电子可擦除只读存储器(EEPROM)的变种,EEPROM与闪存不同的是,它能在字节水平上进行删除和重写而不是整个芯片擦写,这样闪存就比EEPROM的更新速度快。由于其断电时仍能保存数据,闪存通常被用来保存设置信息,如在电脑的BIOS(基本输入输出程序)、PDA(个人数字助理)、数码相机中保存资料等。并且闪存是非易失性存储器,即断电数据也不会丢失。因为闪存不像RAM(随机存取存储器)一样以字节为单位改写数据,因此不能取代RAM。
闪存卡(Flash Card)是利用闪存(Flash Memory)技术达到存储电子信息的存储器,一般应用在数码相机,掌上电脑,MP3等小型数码产品中作为存储介质,所以样子小巧,有如一张卡片,所以称之为闪存卡。根据不同的生产厂商和不同的应用,闪存卡大概有SmartMedia(SM卡)、Compact Flash(CF卡)、MultiMediaCard(MMC卡)、Secure Digital(SD卡)、Memory Stick(记忆棒)、XD-Picture Card(XD卡)和微硬盘(MICRODRIVE)这些闪存卡虽然外观、规格不同,但是技术原理都是相同的。
NOR型与NAND型闪存的区别很大,NOR型闪存更像内存,有独立的地址线和数据线,但价格比较贵,容量比较小;而NAND型更像硬盘,地址线和数据线是共用的I/O线,类似硬盘的所有信息都通过一条硬盘线传送一般,而且NAND型与NOR型闪存相比,成本要低一些,而容量大得多。因此,NOR型闪存比较适合频繁随机读写的场合,通常用于存储程序代码并直接在闪存内运行,手机就是使用NOR型闪存的大户,所以手机的“内存”容量通常不大;NAND型闪存主要用来存储资料,常用的闪存产品,如闪存盘、数码存储卡都是用NAND型闪存单片机闪存。有一点闪存的速度其实很有限,它本身操作速度、频率就比内存低得多,而且NAND型闪存类似硬盘的操作方式效率比内存的直接访问方式慢得多。因此,不能认为闪存盘的性能瓶颈在接口,并且闪存盘采用USB2.0接口并不能获得巨大的性能提升。
NAND型闪存的操作方式效率低,这与其架构设计和接口设计有关,它操作起来确实挺像硬盘(其实NAND型闪存在设计之初确实考虑了与硬盘的兼容性),性能特点也很像硬盘:小数据块操作速度很慢,而大数据块速度就很快,这种差异远比其他存储介质大的多。这种性能特点非常值得我们留意。
闪存存取比较快速,无噪音,散热小。同样存储空间买闪存。因此如果硬盘空间大就买硬盘,也可以满足应用的需求。
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存储芯片增长,NOR NAND RAM是竞争还是融合?
赵艳秋 孙文博
发表于:05年11月11日 15:16 [原创]
&&& 文 / 《中国电子报》记者赵艳秋 孙文博
&&& 特邀嘉宾
曾顺利 ST亚太存储器产品部高级市场总监
何美财 ST亚太存储器产品部高级市场经理
Bertrand Cambou Spansion公司总裁兼CEO
李 凡 赛普拉斯半导体公司存储和图像事业部中国区市场经理
&&& 依靠CPU推动工业的时代已经过去,未来存储器将成为半导体工业更加突出的方向标,因为存储器是未来消费电子产品的关键。
&&& 在存储器市场,谁将成为下一代市场的主宰性产品?为适应消费电子市场需求,NOR及NAND闪存与RAM等存储器之间将如何竞争与融合?各家存储器厂商看好哪类产品市场前景,目前在重点生产哪些产品,又在开发哪些新技术?请看本期《中国电子报》视点。
&&& 在存储芯片领域中,贵公司如何看待目前各类存储器芯片在全球市场中的前景?
&&& ST公司 ST是世界上为数不多的同时供应NOR和NAND闪存的公司之一。
&&& 在NOR方面,2004年,ST是全球第三大供应商,占全球近13%的NOR闪存市场。我们的产品包括NOR MCP(多片封装产品),主要用于手机应用;NOR标准产品,存储容量从1Mb到128Mb,通常用于嵌入式应用,ST用于消费电子,如DVD和PC图形显卡应用上的serialFLASH在全球排名第一;加密NOR闪存,即Krypto闪存,这是ST在NOR闪存领域取得的一项关键的技术创新,这个产品系列提供内容保护功能,防止非法修改和读取闪存数据,用于有安全特性要求的高端机顶盒应用。而且,目前,越来越多的消费和通信应用也采用这种闪存,来防止竞争对手非法复制有关信息。
&&& 在NAND方面,去年,我们与Hynix合作,也取得不错进展。目前,我们可以采用90纳米生产从128Mb到2Gb的NAND,4Gb和更高容量产品也会采用90纳米技术和每页2字的技术生产。这些产品的目标应用主要为数码相机、数字电视和机顶盒应用。现在,ST提供从128Mb到4Gb的NAND产品,典型电压为1.8V和3V,封装形式为BGA和TSOP。
&&& 除了闪存产品,我们还提供RAM存储产品,包括SRAM、PSRAM、 LPSDRAM以及MCP和SIP产品。此外,ST是全球第一大EEPROM存储器供应商,这类产品在TV、DVD和STB中用于参数设置和关键应用。
&&& iSuppli最近对30款涵盖高中低及入门级档次的手机进行了剖析发现,所有手机都使用了某种形式的NOR闪存,证明NOR闪存仍然是手机中占主导的存储器产品,并是手机中用于代码存储的首选产品。而30%的手机中使用了某种形式的NAND闪存,虽然NAND闪存的功能仅局限于数据存储应用,但其使用情况呈增长态势。在30款手机中,每种存储器的平均使用情况如下:175Mb NOR闪存,47Mb的PSRAM,6Mb的SRAM,218Mb的NAND以及140Mb的SDRAM。
&&& Bertrand Cambou Spansion公司目前是全球最大的专门致力于开发、设计和生产NOR闪存产品的公司。Spansion公司提供了业界最广泛的NOR闪存产品系列,在无线、汽车、网络、电信和消费电子市场得到广泛应用。Spansion公司全球性的先进生产基地网络、系统级技术和专业的设计支持,以及对客户成功的坚定承诺为其产品提供了强大的后盾。
&&& 我们的经验表明,客户通常会在代码执行方面选择NOR架构,因为它具有更高的可靠性,可以为加快代码执行速度提供更高的读取性能,而且非常便于使用。通过利用我们的NOR和ORNAND架构,我们已在90nm工艺技术基础上将MirrorBit技术扩展到更高的容量。我们还计划在明年推出2Gb容量的ORNAND产品。我们将帮助我们的客户继续享有MirrorBit技术在代码存储方面所带来的优势,并将MirrorBit技术的用途拓展到无线设备中的数据存储。
&&& NAND在近年得以快速发展的主要原因在于数字消费类产品,如数码相机、MP3等应用的增长,但是闪存的一个重要特性是要使手机等设备能够快速正常地工作,而不仅仅只是一个存储器。Spansion公司目前的业务范围不涉及存储卡市场,我们致力于嵌入式系统中的存储应用。1Gb的ORNAND闪存是基于MirrorBit技术的,因此它具有最佳的性价比。根据iSuppli的统计,闪存是规模最大的半导体市场之一,它在2004年的全球销售额达到了159亿美元,其中58.4%源自于基于NOR的闪存产品的销售,41.6%源自于基于NAND的闪存产品的销售。
&&& 李凡:Cypress半导体是全球排名第二的SRAM制造商,占全球SRAM市场25%以上的市场份额。我们在SRAM上产品范围宽,从适合于通信应用的大容量四倍速的同步SRAM,一直到应用于移动装置中的功耗非常低的异步SRAM。Cypress同样也是全球小容量PSRAM的供应商,在最近两年内,已有6000万片应用于各种移动装置中。
&&& 大容量同步SRAM主要应用于网络及通信设备中。随着网络带宽的日益增大,这些设备需要更大容量及更快的读写速度。
&&& 在另一方面,移动装置中越来越多的应用如MP3、流媒体需要更大容量的存储器。不言而喻,在众多存储器产品中,低成本及低功耗成为采购者的选购重点。而Cypress的微功耗SRAM(MoBL)及PSRAM提供不同级别的功耗/成本性能,能满足不同档次的移动装置需求。
&&& 由于智能手机、PDA等消费电子产品在中国市场的快速增长,与之相适应的存储技术将有哪些变化?
&&& 李凡:在可以预见的未来中,移动装置对存储器有三个要求:大容量、低成本及低功耗。显然,目前还没有一种存储器能同时满足这三个要求,所以移动装置的工程师必须要权衡各种存储器的利弊,并选择最合适的产品。从定义上看,一些智能手机和掌上电脑是功能非常丰富的移动装置。通常它们要求最佳的容量/成本比,在中国这点尤为重要,因为中国被称为价格压力最大的国家,所以存储器(SDRAM或者PSRAM)和NAND型闪存的组合通常在首选之列。如果为了满足快速读写(fast access time)的需要,也可选用6T SRAM和NOR型闪存的组合。类似的方法还有多种,如将低容量的SRAM和高容量的闪存封装在一起,从而达到移动装置中需要的最佳容量/成本/功耗要求。
&&& 在手机的应用中,目前另一个趋势是采用多个处理器,来满足越来越多的应用需求。在很多应用中,Cypress双端口SRAM用于处理器之间的通信是个非常好的解决方案。对于大量使用多个处理器的场合(无线手机、PDA及消费电子产品),Cypress能提供业界最低功耗的双端口SRAM,而双端口的MoBL将能提供低成本,快速推向市场的内核互连解决方案。
&&& 在闪存技术发展中,市场对NOR和NAND技术有更多要求,很多公司已经开始将两种技术进行融合,贵公司如何看待这种技术融合趋势?
&&& ST公司:移动通信设备对空间十分敏感。在狭小的手机空间内集成各种多媒体功能,迫使设计人员在有限的空间内连续插入小体积的子系统,因此,集成了多种用于不同目的的多片封装存储器(MCP),在移动通信发展中起到越来越重要的作用。MCP中可能包含存储嵌入式操作系统的NOR闪存、存储移动多媒体数据的NAND闪存和工作存储器SRAM。例如,手机数字基带芯片组利用高存储容量的NOR产品(256Mb和512Mb)去存储操作系统和数据,并在单一封装内增加RAM(PSRAM,LPSDRAM),从而在保持与单片闪存大小相同的情况下,优化系统性能。
&&& 在MCP方面,我们认为,NOR+PSRAM是主流,占到手机MCP市场需求的70%。此外,NAND+SDRAM也是基于NAND的MCP主流。
&&& ST在多片封装NOR闪存方面的产品包括NOR+SRAM、NOR+PSRAM以及NOR+LPSDRAM。今天,ST通常制造的闪存密度为16Mb到512Mb,并配备2Mb到128Mb的SRAM、PSRAM或LPSRAM存储器。在多片封装NAND闪存方面,ST的产品包括NAND+LPSDRAM,ST目前提供高达512Mb的小页闪存和256Mb的LPSDRAM的多片封装产品。
&&& 随着产品市场不断细化,请分析贵公司在闪存领域的独创技术?
&&& ST公司:Krypto安全产品是ST在NOR闪存领域取得的一项关键的技术创新。它包括一套全新软件和硬件开发成果。它的优势是对用户IP、原码以及数据提供可信的保护,防止非法修改或读取闪存数据。Krypto产品系列具有一个嵌入式密钥加密引擎(DES),使处理器和闪存能够在编程执行或数据传输过程前以及过程中相互验证。如果验证算法没有正确完成,闪存不会从存储阵列中释放任何数据,并可以在编程后永久锁定部分存储单元,使存储数据无法修改。一旦编程结束并永久锁定进行保护后,闪存的功能特性就像一个基本的ROM。
&&& ST一直致力于提高存储器乃至整个应用系统的安全性,Krypto产品的安全级别取决于应用设计者的需求。Krypto的安全性适合于机顶盒、手机、DVD/DVD-RW以及网络。
&&& 数字消费环境对应用中的管理原代码和数据的管理提出了越来越高的需求。特别是机顶盒要支持越来越高级别的应用代码,并要以更快速度处理数据流。NOR闪存在机顶盒中的不同模块中存储根代码、应用代码和关键数据(功能参数)。这些数据的敏感性需要对一些模块进行保护,防止它们被读、写或擦除。为了满足这些应用中的需求,ST在市场上引入了具备Krypto安全特性新闪存家族 -- M28WXXXFS。这一家族的所有器件都具备Krypto软件和硬件保护功能,防止非法修改或读取闪存数据。
&&& Bertrand Cambou 我们成功地在2005年将MirrorBit技术扩展到了90nm。这是一项里程碑式的成就,很多客户都希望利用NOR架构来存储执行代码,因为它具有很高的可靠性、读取性能和易用性。利用我们的NOR和ORNAND架构,通过90nm技术将MirrorBit技术扩展到更高的容量,我们不仅使我们的客户可以继续享受到MirrorBit技术在代码存储方面所带来的好处,而且让他们可以将MirrorBit技术用于无线和嵌入式设备中的数据存储。
&&& 李凡:可以说在今天通信装置或者手机中,几乎不可能只用某一类存储器就能满足所有的要求。现在存储器分成很多的大类和子类去满足不同应用的需求。过去若干年来,Cypress开发了许多种类的存储器来满足各种特定的需要。例如Cypress是全球第一个72M QDR SRAM的制造商,这是全球最大的SRAM器件。它的速度在250MHz时,带宽高达1Gb,用于网络设备中。在移动装置应用中,Cypress能提供微功耗6T SRAM及1T PSRAM产品,容量从256Kb直至32Mb,为缓冲存储器应用设计人员提供多种选择。
&&& Cypress有自己的晶圆制造厂,正在开发90nm的SRAM产品,因而有能力及条件为网络设备及移动装置客户提供最快速度及最低成本的产品组合。Cypress的PSRAM能100%与低功耗6T SRAM相兼容。对于需要低成本及大容量解决方案的移动装置客户,Cypress的PSRAM应该是替代通常的SRAM的最佳方案。
&&& ( 注:文中Spansion总裁言论来自2005年9月于美国奥斯汀Fab25 90nm工艺升级媒体会上。)
[责任编辑:DOIT]
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