深入探讨MK米客方德 SD NAND磨损均衡技术

 

什么是SD NAND？

SD NAND是一种创新的存储芯片，可直接贴片，又名贴片式SD卡、贴片式TF卡、贴片式T卡、贴片式内存卡、SD Flash、NAND Flash等。它将传统的TF卡技术转变为可以直接贴片使用的芯片形式，为电子设备设计带来了更多的灵活性和便利性。

 

上次MK给大家讲解了MK SD NAND异常掉电保护机制，不少的工程师朋友们对此挺感兴趣，今天再和大家聊一聊SD NAND内部的另外一个核心技术SD NAND：磨损均衡（Wear Leveling）。

SD NAND内部主要由NAND Flash和Flash Controller组成，大多数人把NAND FLASH 叫做闪存，是一种长寿命的非易失性的存储器，即使在断电情况下仍能保持所存储的数据信息。此外，SD NAND还在其内部集成了主控，用于完成擦写均衡、坏块管理、ECC校验等功能。整体的架构如下所示。

SD NAND整体架构

 

而磨损均衡 (Wear Leveling)，就是让SD NAND中的每个闪存块的擦除都保持均衡。每一个闪存都是有寿命的，Nand Flash在架构上可以分为SLC、MLC和TLC。三者的区别如下：

 SLC 英文全称为Single-Level Cell ，即1bit/cell，每一个单位存储一位数据。速度快寿命长，价格贵（约MLC的3倍以上的价格），约10万次擦写寿命。

MLC 全称为 Multi-Level Cell，即2bit/cell，每一个单位存储二位数据。速度一般寿命一般，价格一般，约3000-10000次擦写寿命。MLC通过使用大量的电压等级，每个单元储存二位数据，数据密度比较大。因此，MLC架构可以有比较好的储存密度。

TLC 全称为 Trinary-Level Cell，即3bit/cell，也可以叫8LC，需要访问的时间更长，因此传输速度更慢。TLC价格便宜，但是速度慢寿命短，约1000次擦写寿命。

产品类型	容量	型号	工作温度	尺寸	Flash类型
MKDN系列 (Nano SD NAND)	32Gbit	MKDN032GCL-AA	-25℃~85℃	9x12mm	MLC
	32Gbit	MKDN032GIL-AA	-25℃~85℃		pSLC
	64Gbit	MKDN064GCL-AA	-25℃~85℃		MLC
	64Gbit	MKDN064GIL-ZA	-25℃~85℃		pSLC
	128Gbit	MKDN128GCL-ZA	-25℃~85℃		TLC
	256Gbit	MKDN256GCL-ZA	-25℃~85℃		TLC
	512Gbit	MKDN512GCL-ZAA	-25℃~85℃		TLC
MKDV系列	1Gbit	MKDV1GCL-ABA	-25℃~85℃	6x8mm	SLC
	2Gbit	MKDV2GCL-ABB	-25℃~85℃		SLC
	4Gbit	MKDV4GCL-ABB	-25℃~85℃		SLC
	1Gbit	MKDV1GIL-AST	-40℃~85℃		SLC
	2Gbit	MKDV2GIL-AST	-40℃~85℃		SLC
	4Gbit	MKDV4GIL-AST	-40℃~85℃		SLC
	8Gbit	MKDV8GIL-AST	-40℃~85℃		SLC
	32Gbit	MKDV032GCL-STP	-25℃~85℃		MLC
	64Gbit	MKDV064GCL-STP	-25℃~85℃		MLC

 

如果用户数据在某些闪存块上频繁的被使用，达到一定的写入/擦除次数后，那么SD NAND就会英年早逝。相反，有了磨损平衡技术，每一个闪存块都能雨露均沾，这样就提高了产品的使用寿命。

业界的磨损均衡算法，主要有动态磨损均衡和静态磨损均衡。动态磨损平衡算法是把热数据写到年轻的块上,即在拿一个新的闪存块用来写的时候，挑选擦写次数小的；静态磨损平衡算法是把冷数据写到年老的块上，即把冷数据搬到擦写次数比较多的闪存块上。两者各有优缺点，MK SD NAND则是采用动态与静态磨损结合的磨损均衡管理算法，实现最佳的均衡效果。

 

MK是一家专注于嵌入式存储的企业，研发中心设在台湾，在深圳、香港、合肥设有营运据点。MK的产品涵盖了各种主流的容量和接口，SD NAND、eMMC、存储卡广泛应用于工业、车载、医疗、电力、智能穿戴等领域，并可提供客制化的存储解决方案。

 

在存储行业还有很多的知识、技术需要不断的学习与沉淀，希望未来能够和大家一起进步，探索存储未知空间。