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02 7月, 2015

NAND Flash 和 eMMC

NAND閃存的發展和eMMC的

討論到的eMMC的發展歷程,必須要從介紹閃光的歷史開始
閃存分為兩種規格:NOR閃存和NAND閃存,兩者均為非易失性閃存模塊。
1988年年,英特爾首次發出NOR閃存技術,徹底改變了原先由EPROM和EEPROM一統天下的局面.NOR類似於DRAM,以存储程序代码为主,可以让微处理器直接读取。因为读取速度较快,但晶片容量较低,所以多应用在通讯产品中,如手机。
19 ***,東芝公司發表NAND flash结构,强调降低每比特的成本,更高的性能,并且像磁盘一样可以通过接口轻松升级。因为NAND flash的晶片容量相对于NOR大,更像硬盘,写入与清除资料的速度远快于NOR,所以当时多应用在小型机以储存资料为主。目前已广泛应用在各种存储设备上,可存儲代碼和資料。
 
NAND閃存的存儲單元發展:從SLC,MLC到TLC,超越摩爾定律
SLC =單級單元,即1位/單元,讀寫速度快,壽命長,價格是MLC的三倍以上,約10萬次讀寫壽命。
MLC =多級單元,即2位/單元,速度一般,壽命一般,價格一般,月3000-10000次讀寫壽命。
TLC =三電平單元,即3bit/cell,速度慢,寿命短,价格便宜,约500次读写寿命,技术在逐渐成长中。
摩爾定律是由英特爾(英特爾)創始人之一戈登·摩爾(戈登Moore)提出来的。其内容为:当价格不变时,集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔18个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。换言之,每一美元所能买到的电脑性能,将每隔18个月翻两倍以上。而NAND閃存行業的摩爾定律週期則只有12個月。
NAND閃存的存儲單元從最初的SLC(單層單元),到2003年開始興起的MLC(多層單元),發展至今,SLC已經淡出主流市場,主流存儲單元正在從MLC向TLC(三層Cell)迈进。纳米制程工艺和存储单元的发展,使得同样大小的芯片有更高密度和更多的存储单元,Flash得以在容量迅速增加的同时,还大幅降低了单位存储容量的成本。
但其弊端也輕易顯現,從原來的1位/單元發展到後來3位/單元,计算更为复杂,出错率不免更高,读写次数和寿命也会更短。在这种情况下现有MLC和TLC閃存都需要搭配一顆高性能的控制芯片來提供EDC和​​ECC,平均擦寫等閃存管理。
 
隨著近年平板電腦和智能手機等在全球熱潮來襲,嵌入式存儲的eMMC即營運而生
iphone,iPAD带动了智能手机和平板电脑行业的迅猛发展,引发了电子产品更新换代,对存储硬件提出了更高的要求。多媒体播放、高清摄像,GPS,各色各样的应用以及外观轻薄小巧的发展趋势,要求存储硬件拥有高容量、高稳定性和高读写速度的同时,需要存储芯片在主板中占有更小的空间。然而NAND閃光随着纳米制程和存储技术的主流趋势发展,性能却在不断下降。可擦写寿命短,出错概率高,读写速度慢,稳定性差。嵌入式存储芯片eMMC就可以弥补这个市场需求和NAND閃存發展的缺口。
的eMMC(嵌入式多媒體卡)採用統一的MMC標準接口,把高密度NAND閃存以及MMC Controller封装在一颗BGA芯片中。针对Flash的特性,产品内部已经包含了Flash管理技术,包括错误探测和纠正,flash平均擦写,坏块管理,掉电保护等技术。用户无需担心产品内部flash晶圆制程和工艺的变化。同时eMMC单颗芯片为主板内部节省更多的空间。
之前市场上流通的eMMC产品均出自国外的厂商闪迪、三星、东芝。而大陆厂商泰胜微科技今年第一个在国内推出了自有品牌BIWIN的eMMC产品,完全自主研发和封装测试,并将其产品命名为qNAND,已于年中推向了市场。泰胜微科技专注于嵌入式存储产品的研发和生产。拥有11年Flash的行业经验,是华南地区唯一一家拥有12寸晶圆封装测试工厂的民营企业。根据最新的测试结果,BIWIN的品牌eMMC——qNAND在一些关键性能指标上大幅优于同类产品。作为后来者,泰胜微的表现很值得期待。
     
的eMMC的未來
eMMC规格的标准逐渐从eMMC4.3世代发展到eMMC4.4世代,eMMC4.5即将问世。就目前JEDEC的规划方向来看,eMMC下一个世代将会由UFS(Universal閃存存儲)規格接棒。我們將UFS視為一種銜接的eMMC 4.5版後的NAND Flash新接口标准,预期未来初期将在智能型手机及平板计算机等新兴智能型移动装置上,成为嵌入式储存媒体的主要的应用标准之一。UFS将提供极高的速度,以即时高速存储大型多媒体文件,同时在消费电子设备上使用时降低功耗。有了新的90分钟电影的时间会从目前的3分钟降低到几秒钟。这项新的标准将支持手机,数码相机等其他消费电子产品,并将做为方便通用的开发标准存在。

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