NAND FLASH与NOR FLASH的技术对比

本文要点：

1. NAND FLASH与NOR FLASH 的技术对比；
2. 最详细的存储单元对比详解；
3. NAND FLASH与NOR FLASH 的最新市场份额及应用；
4. NAND FLASH与NOR FLASH 的基础原理分析。

目前，NOR FLASH和NAND FLASH是市场上主要的非易失性闪存技术，但是据我了解，还是有很多工程师分不清NAND FLASH与NOR FLASH。

然后，我从权威的网站上找到了最新的NAND FLASH收益以及市场份额表，根据最新的表单，我们可以知道谁是这个市场的老大，做的比较好一些，一方面让工程师时刻知道市场的动向，另一方面可以在之后的器件选型等方面提供重要的参考。

一般来说，快闪记忆体可分为两大规格，一个是NAND, 一个是NOR。

简单来说，NAND一般以存储数据为主，芯片容量大，容量可以达到2Gb甚至更大，NAND的读取是以一次读取一块的形式来进行的，通常一次读取512个字节，采用这种技术的Flash比较廉价；NOR一般以存储程序代码为主，又称为Code Flash，所以可让微处理器直接读取，但芯片容量较低，主流容量512Mb，NOR采用内存的随机读取技术。如果利用闪存只是用来存储少量的代码，这时NOR Flash更合适一些。用户不能直接运行NAND Flash上的代码，因此很多使用NAND Flash的Demo Board除了使用NAND Flash以外，还加上一块小的NOR Flash来运行启动代码。

通过下表我比较了几乎所有关于NAND FLASH以及NOR FLASH的全部重要特性。

然后，对于Flash三个重要概念的理解：

1. Flash属于非易失性存储设备，内部存储单元是MOSFET，里面有一个悬浮门(Floating Gate), 是存储数据的单元。与此对应的，易失性存储设备就是断电后，数据就丢失了，例如常用的内存，不论是之前的SDRAM，还是现在通用的DDR3以及DDR4，都是断电后，数据就没有了。
2. SLC和MLC的区别：NAND FLASH的内存单元可以分为两类，存储一位数据，也就是SLC(Single Level Cell); 对应的，存储多位数据的就是MLC(Multi Level Cell)，比如两位，或者四位。
3. 大多数的写入操作需要先进行擦除操作。

到此，对于NAND FLASH以及NOR FLASH 我们有了一个基本的认识。

我对知识的学习一个重要的方法是对比，通过图表的对比更能看出各自的差异化，从而达到加深知识的效果，因此我做了下图来比较目前所有存储器的最小单元结构图，便于学习与理解。

原理分析

要说明此原理，需要一些基本的量子物理学，我认为以下这种论述是比较适合理解的，也很有趣：

经典物理学认为，物体越过势垒，有一定的阈值能量；所以，粒子能量小于此阈值能量的不能越过，能量大于此阈值能量的可以越过。举例来说，我们骑自行车过坡道，如果先用力骑，因此有一定初始能量，坡道不高的话，即使不蹬自行车也可以依靠惯性过去；但是，如果坡道很高，不蹬自行车，可能车上升到了一半，可能就退回来了。

而量子力学则认为，即便是粒子能量小于阈值能量，同时很多粒子冲向势垒，虽然也有一部分粒子会反弹，但是还会有一些粒子可以越过去，好像有一个隧道，因此称为量子隧道。

对比二者的差异发现，宏观上的确定性在微观上常常就具有不确定性。因为隧穿几率极小，因此通常情况下，隧道效应并不影响经典的宏观效应，但是某些特殊条件下也会出现。当微电子器件进一步微型化是必须要考虑量子效应。

NAND FLASH的擦写均是基于隧道效应，电流穿过浮置栅极与硅基层之间的绝缘层，对浮置栅极进行充电（写数据）或放电（擦除数据）；另外，NOR FLASH擦除数据也是基于隧道效应（电流从浮置栅极到硅基层），但在写入数据时则是采用热电子注入方式（电流从浮置栅极到源极）。

对于FLASH闪存单元来说，它是为三端器件，与场效应管有相同的名称：源极、漏极和栅极。栅极与硅衬底之间有二氧化硅绝缘层，用来保护浮置栅极中的电荷不会泄漏。采用这种结构，使得存储单元具有了电荷保持能力。举个栗子，就像是装进瓶子里的水，当你倒入水后，水位就一直保持在那里，除非你再次倒入或倒出，所以闪存具有记忆能力。

绝缘浮置栅极是NAND存储数据的核心

总结：

NAND和NOR Flash是两种常见的非易失性存储器，它们在存储容量、读写速度、功耗等方面有不同的特点。

NAND Flash通常用于大容量数据存储，因为它具有较高的密度和较低的单元成本。它的读写速度相对较慢，但是可以快速进行擦除和编程操作。NAND Flash被广泛应用于存储文件、音乐、视频等大型数据。

NOR Flash具有较高的读取速度和可靠性，但是它的密度和成本相对较高。它通常用于存储代码和应用程序，因为它的快速读取速度可以提高系统的性能。NORFlash还可以在芯片上执行代码，这使得它成为嵌入式系统的中的常用存储器。

在选择使用哪种Flash存储器时，需要根据应用场景和个人需求进行权衡。需要大容量、低成本的的数据存储方案时，可以选择NANDFlash；需要快速读取速度和可靠性时，可以选择NORFlash。

怎么高效的学习并使用NAND flash 和NOR flash？

首先，了解NAND和NOR Flash的基本原理是至关重要的。这包括了解它们的工作原理、特性以及它们在存储和读取数据时的差异。通过深入理解Flash存储器的内部结构和操作方式，我们可以更好地优化设计和解决潜在问题。

其次，合理规划和设计硬件电路是确保性能和可靠性的关键。我们需要仔细考虑电路布局、信号完整性和功耗管理等因素。确保电路板的布线和连接符合设计规范，并采取必要的措施来降低信号干扰和噪声。

此外，与软件工程师和团队密切合作也是成功的关键。在NAND和NOR Flash硬件开发过程中，与软件工程师紧密协作，确保硬件和软件之间的兼容性和良好的协同工作。这有助于减少潜在的问题和故障，并提高整体系统性能。