什么是閃存?

閃存是一種非易失性、可編程、基于芯片的高速存儲技術(shù)，即使斷電也能保留數(shù)據(jù)。閃存主要有兩種類型：分別是NAND和NOR。

閃存的基本原理

存儲單元及相關(guān)操作傳統(tǒng) 2D閃存的浮柵品體管，在源極(Source)和極(Drain)之間電流單向傳導(dǎo)的半導(dǎo)體上形成存儲電子的浮柵，它使用導(dǎo)體材料，上下被絕緣層包圍，存儲在浮柵極的電子不會因為掉電而消失。我們把浮柵極里面沒有電子的狀態(tài)用“1”來表示，存儲一定量電子的狀態(tài)用“0”表示，就能用浮柵晶體管來存儲數(shù)據(jù)了:初始清空浮柵極里面的電子(通過擦除操作)，當需要寫“1”的時候，無須進行任何操作;當需要寫“0”的時候，則往浮極里面注入一定量的電子(也就是進行寫操作)。寫操作是在控制極施加一個大的正電壓，在控制極和襯底之間建立一個強電場，使電子通過隧道氧化層進入浮柵極;擦除操作正好相反，是在襯底加正電壓，建立一個反向的強電場，把電子從浮柵極中“吸”出來。

什么是NAND?

閃存將數(shù)據(jù)存儲在由金屬氧化物半導(dǎo)體是浮柵晶體管(FGT)定義的存儲單元陣列中，該晶體管存儲二進制數(shù)據(jù) 1 或 0。每個晶體管都有兩個柵極，分別是控制柵極和浮動?xùn)艠O。

與DRAM內(nèi)存不同，NAND在斷電后也能夠儲存數(shù)據(jù)。閃存斷電時，浮柵晶體管 (FGT) 的金屬氧化物半導(dǎo)體會向存儲單元供電，保持數(shù)據(jù)的完整性。NAND單元陣列存儲1到4位數(shù)據(jù)。

NAND Flash存儲器具有容量較大，改寫速度快等優(yōu)點，適用于大量數(shù)據(jù)的存儲，因而應(yīng)用廣泛，如嵌入式產(chǎn)品中包括手機、數(shù)碼相機、U盤等。

常見NAND閃存類型：

常見的 NAND 類型有SLC、MLC、TLC和3D NAND。垂直堆疊單元的 3D NAND 擁有更高的性能、密度。

SLC：單級單元，SLC NAND每個單元存儲一位信息。SLC NAND具有相比于同類產(chǎn)品中最高的耐用性，同時SLC NAND 是當今市場上價格最貴的閃存。

MLC：多級單元，MLC NAND每個單元存儲兩位信息。與SLC NAND相比，提高了單元存儲數(shù)據(jù)量，從而降低了單元數(shù)據(jù)儲存的成本，但是降低了耐用率。

TLC：三級單元，TLC NAND每個單元存儲三位，從而降低成本和耐用性并增加容量。它的耐用率較低，是最便宜的閃存類型，主要用于消費級電子產(chǎn)品。

3D NAND：為了提高NAND設(shè)備的容量，3D NAND通過垂直堆疊多層存儲單元來提高容量并降低成本，3D NAND設(shè)備實現(xiàn)了更高的密度和更低的功耗、更快的讀寫速度以及更高的耐用性。

什么是NOR閃存?

NOR Flash是第一種面世的閃存。NOR閃存芯片上的單元彼此平行排列，因此讀取效率高，不易出錯，但寫入速度慢，常用于代碼一次編寫、多次讀取的應(yīng)用場景，多用來存儲程序、操作系統(tǒng)等重要信息。

NAND與NOR的區(qū)別：

(1)市場占比：NAND閃存的使用量遠遠超過 NOR閃存。NAND Flash的具體產(chǎn)品包括USB(U盤)、閃存卡、SSD(固態(tài)硬盤)，以及嵌入式存儲(eMMC、eMCP、UFS)等，應(yīng)用廣泛。得益于汽車電子和物聯(lián)網(wǎng)，近幾年NOR Flash市場正在飛速增長。

(2)讀取性能：NOR閃存的讀取速度比NAND閃存快。因為讀取數(shù)據(jù)時，NAND Flash首先需要進行多次地址尋址，然后才能訪問數(shù)據(jù);而 NOR Flash是直接進行數(shù)據(jù)讀取訪問。

(3)寫入、擦除性能：與讀取性能相反，NAND芯片的寫入和擦除速度比NOR器件更快。NAND器件執(zhí)行擦除操作簡單，擦除單元更小，擦除電路更少，且寫入單元小，因此NAND的擦除和寫入速度遠比NOR更快。

(4)耐用性：在NAND閃存中每個塊的最大擦寫次數(shù)是一百萬次，而NOR的擦寫次數(shù)是十萬次。

(5)存儲密度：NOR存儲器的密度低于同等的 NAND 閃存芯片。

(5)應(yīng)用場景：NOR Flash閃存通常用于消費電子、物聯(lián)網(wǎng)、車載與工業(yè)領(lǐng)域，而 NAND 用于數(shù)碼相機、智能手機、平板電腦、儲存卡、固態(tài)硬盤和計算機中。

盡管NAND閃存是當前最流行的閃存類型，但NOR閃存仍有自己的技術(shù)優(yōu)勢。目前SK海力士宣布通過321層4D NAND樣品發(fā)布，預(yù)計2025年上半年實現(xiàn)量產(chǎn)，隨著閃存技術(shù)的不斷發(fā)展，我們在未來能夠使用上性能更好，價格更實惠的閃存產(chǎn)品。