http://stenlyho.blogspot.com/2008/08/nand-flash-slcmlc.html
許多人對Flash Memory的SLC和MLC區分不清。就拿目前熱銷的MP3隨身聽來説,是買SLC還是MLC Flash Memory Chip的呢?在這裏先告訴大家,如果你對容量要求不高,但是對機器質量、數據的安全性、機器壽命等方面要求較高,那麽SLC Flash Memory Chip的首選。但是大容量的SLC晶片成本要比MLC晶片高很多,所以目前2G以上的大容量,低價格的MP3多是採用MLC晶片。大容量、低價格的 MLC晶片自然是受大家的青睞,但是其固有的缺點,也不得不讓我們考慮一番。
什麽是SLC?
SLC英文全稱(Single Level Cell——SLC)即單層式儲存 。主要由三星(samsung)、海力士(Hynix)、美光(Micron)、東芝(toshiba)等使用。
SLC技術特點是在浮 置閘極與源極之中的氧化薄膜更薄,在寫入數據時通過對浮置閘極的電荷加電壓,然後透過源極,即可將所儲存的電荷消除,通過這様的方式,便可儲存1個信息單 元,這種技術能提供快速的程序編程與讀取,不過此技術受限于Silicon efficiency的問題,必須要由較先進的流程强化技術(Process enhancements),才能向上提升SLC制程技術。
什麽是MLC?
MLC英文全稱(Multi Level Cell——MLC)即多層式儲存。主要由東芝、Renesas、三星使用。
英特爾(Intel)在1997年9月最先開發成功MLC,其作用 是將兩個單位的信息存入一個Floating Gate(Flash Memory存儲單元中存放電荷的部分),然後利用不同電位(Level)的電荷,通過内存儲存的電壓控制精准讀寫。MLC通過使用大量的電壓等級,每一 個單元儲存兩位數據,數據密度比較大。SLC架構是0和1兩個值,而MLC架構可以一次儲存4個以上的值,因此,MLC架構可以有比較好的儲存密度。
SLC 比較MLC的優勢:
目前市場主要以SLC和MLC儲存為主,我們多了解下SLC和MLC儲存。SLC架構是0和1兩個值,而MLC架構可以一次 儲存4個以上的值,因此MLC架構的儲存密度較高,並且可以利用老舊的生産程備來提高産品的容量,無須額外投資生産設備,擁有成本與良率的優勢。
與 SLC相比較,MLC生産成本較低,容量大。如果經過改進,MLC的讀寫性能應該還可以進一步提升。
SLC比較MLC的缺點:
MLC 架構有許多缺點,首先是使用夀命較短,SLC架構可以存取10萬次,而MLC架構只能承受约1萬次的存取。
其次就是存取速度慢,在目前技術條件 下,MLC晶片理論速度只能達到2MB左右。SLC架構比MLC架構要快速三倍以上。
再者,MLC能耗比SLC高,在相同使用條件下比SLC要 多15%左右的電流消耗。
雖然與SLC相比,MLC缺點很多,但在單顆晶片容量方面,目前MLC還是占了絶對的優勢。由于MLC架構和成本都具 有絶對優勢,能滿足未來2GB、4GB、8GB甚至更大容量的市場需求。
SLC與MLC的識別:
一、看傳輸速度
比 如有兩款採用Rockchip晶片的産品,測試時寫入速度有2、3倍優勢的應該是SLC,而速度上稍慢的則是MLC。即使同様採用了USB2.0高速接口 的MP3,也不能改變MLC寫入慢的缺點。
二、看FLASH型號
一般來説,以K9G或K9L為開頭型號的三星Flash Memory則是MLC,以HYUU或HYUV為開頭型號的現代Flash Memory應是MLC。具體晶片編號以三星和現代為例:三星MLC晶片編號為:K9G****** K9L*****。現代MLC晶片編號為:HYUU**** HYUV***
簡單總結:
如果説MLC是一種新興的 Flash Memory技術,那麽它的“新”就表現在:成本低!
雖然MLC的各項指標都落後於SLC Flash Memory。但是MLC在架構上取勝SLC,MLC肯定是今後的發展方向,而對于MLC傳輸速度和讀寫次數的問題已經有了相當多的解决方法,例如採用三 星主控晶片,wear leveling技術,4bit ECC校驗技術,都可以在採用MLC晶片的時候同様獲得很好的使用效果,其性能和使用SLC晶片的没有什麽差別,而會節省相當多的成本.
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NOR和NAND是現在市場上兩種主要的非易失閃存技術。Intel於1988年首先開發出NOR flash技術,徹底改變了原先由EPROM和EEPROM一統天下的局面。緊接著,1989年,東芝公司發表了NAND flash結構,強調降低每比特的成本,更高的性能,並且象磁盤一樣可以通過接口輕鬆升級。但是經過了十多年之後,仍然有相當多的硬件工程師分不清NOR 和NAND閃存。
相「flash存儲器」經常可以與相「NOR存儲器」互換使用。許多業內人士也搞不清楚NAND閃存技術相對於 NOR技術的優越之處,因為大多數情況下閃存只是用來存儲少量的代碼,這時NOR閃存更適合一些。而NAND則是高數據存儲密度的理想解決方案。
NOR的特點是芯片內執行(XIP, eXecute In Place),這樣應用程序可以直接在flash閃存內運行,不必再把代碼讀到系統RAM中。
NOR的傳輸效率很高,在 1~4MB的小容量時具有很高的成本效益,但是很低的寫入和擦除速度大大影響了它的性能。
NAND結構能提供極高的單元密度,可以達 到高存儲密度,並且寫入和擦除的速度也很快。應用NAND的困難在於flash的管理和需要特殊的系統接口。
性 能比較
flash閃存是非易失存儲器,可以對稱為塊的存儲器單元塊進行擦寫和再編程。任何flash器件的寫入操作只能在空或已擦除的單元內進行,所以大多數 情況下,在進行寫入操作之前必須先執行擦除。NAND器件執行擦除操作是十分簡單的,而NOR則要求在進行擦除前先要將目標塊內所有的位都寫為0。
由於擦除NOR器件時是以64~128KB的塊進行的,執行一個寫入/擦除操作的時間為5s,與此相反,擦除NAND器件是以8~32KB的塊進 行的,執行相同的操作最多只需要4ms。
執行擦除時塊尺寸的不同進一步拉大了NOR和NADN之間的性能差距,統計表明,對 於給定的一套寫入操作(尤其是更新小文件時更多的擦除操作必須在基於NOR的單元中進行。這樣,當選擇存儲解決方案時,設計師必須權衡以下的各項因素。
● NOR的讀速度比NAND稍快一些。
● NAND的寫入速度比NOR快很多。
● NAND的4ms擦除速度遠比NOR的5s快。
● 大多數寫入操作需要先進行擦除操作。
● NAND的擦除單元更小,相應的擦除電路更少。
接口差別
NOR flash帶有SRAM接口,有足夠的地址引腳來尋址,可以很容易地存取其內部的每一個字節。
NAND器件使用複雜的I/O口來串 行地存取數據,各個產品或廠商的方法可能各不相同。8個引腳用來傳送控制、地址和數據信息。
NAND讀和寫操作採用512字節的塊, 這一點有點像硬盤管理此類操作,很自然地,基於NAND的存儲器就可以取代硬盤或其他塊設備。
容量和成 本
NAND flash的單元尺寸幾乎是NOR器件的一半,由於生產過程更為簡單,NAND結構可以在給定的模具尺寸內提供更高的容量,也就相應地降低了價格。
NOR flash佔據了容量為1~16MB閃存市場的大部分,而NAND flash只是用在8~128MB的產品當中,這也說明NOR主要應用在代碼存儲介質中,NAND適合於數據存儲,NAND在CompactFlash、 Secure Digital、PC Cards和MMC存儲卡市場上所佔份額最大。
可靠性和耐用性
採用flahs介質時一個需要重點考慮的問題是可靠性。對於需要擴展MTBF的系統來說,Flash是非常合適的存儲方案。可以從壽命(耐用性)、位交 換和壞塊處理三個方面來比較NOR和NAND的可靠性。
壽命(耐用性)
在 NAND閃存中每個塊的最大擦寫次數是一百萬次,而NOR的擦寫次數是十萬次。NAND存儲器除了具有10比1的塊擦除週期優勢,典型的NAND塊尺寸要 比NOR器件小8倍,每個NAND存儲器塊在給定的時間內的刪除次數要少一些。
位交換
所有flash器件都受位交換現象的困擾。在某些情況下(很少見,NAND發生的次數要比NOR多),一個比特位會發生反轉或被報告反轉 了。
一位的變化可能不很明顯,但是如果發生在一個關鍵文件上,這個小小的故障可能導致系統停機。如果只是報告有問題,多讀幾次就可能 解決了。
當然,如果這個位真的改變了,就必須採用錯誤探測/錯誤更正(EDC/ECC)算法。位反轉的問題更多見於NAND閃 存,NAND的供應商建議使用NAND閃存的時候,同時使用EDC/ECC算法。
這個問題對於用NAND存儲多媒體信息時倒 不是致命的。當然,如果用本地存儲設備來存儲操作系統、配置文件或其他敏感信息時,必須使用EDC/ECC系統以確保可靠性。
壞 塊處理
NAND器件中的壞塊是隨機分佈的。以前也曾有過消除壞塊的努力,但發現成品率太低,代價太高,根本不划 算。
NAND器件需要對介質進行初始化掃瞄以發現壞塊,並將壞塊標記為不可用。在已製成的器件中,如果通過可靠的方法不能進行這項處 理,將導致高故障率。
易於使用
可以非常直接地使用基於NOR 的閃存,可以像其他存儲器那樣連接,並可以在上面直接運行代碼。
由於需要I/O接口,NAND要複雜得多。各種NAND器件的存取方 法因廠家而異。
在使用NAND器件時,必須先寫入驅動程序,才能繼續執行其他操作。向NAND器件寫入信息需要相當的技巧,因為設計 師絕不能向壞塊寫入,這就意味著在NAND器件上自始至終都必須進行虛擬映射。
軟件支持
當討論軟件支持的時候,應該區別基本的讀/寫/擦操作和高一級的用於磁盤仿真和閃存管理算法的軟件,包括性能優化。
在NOR器件上 運行代碼不需要任何的軟件支持,在NAND器件上進行同樣操作時,通常需要驅動程序,也就是內存技術驅動程序(MTD),NAND和NOR器件在進行寫入 和擦除操作時都需要MTD。
使用NOR器件時所需要的MTD要相對少一些,許多廠商都提供用於NOR器件的更高級軟件,這其中包括M-System的TrueFFS驅動,該驅動被 Wind River System、Microsoft、QNX Software System、Symbian和Intel等廠商所採用。
驅動還用於對DiskOnChip產品進行仿真和NAND閃存的管理,包括糾錯、壞塊處理和損耗平衡。