NANFlash的结构、引脚及操作状态

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NANFlash的结构、引脚及操作状态

        NAND Flash中的N是NOT，含义是Floating Gate中有电荷时，读出‘0’，无电荷时读出‘1’，是一种‘非’的逻辑；AND的含义是同一个Bit Line下的各个基本存储单元是串联的，是一种‘与’的逻辑，这就是NAND的由来。

1、SLC和MLC的实现机制

NAND Flash按照内部存储数据单元的电压的不同层次，也就是单个存储单元中，是存储1位数据，还是多位数据，可以分为SLC和MLC。

• SLC，Single Level Cell。单个存储单元，只存储一位数据，表示成1或0。对于数据的表示，单个存储单元中内部所存储电荷的电压，和某个特定的阈值电压Vth，相比，如果大于此Vth值，就是表示1，反之，小于Vth，就表示0。

  
  

对于nand Flash的数据的写入1，就是控制External Gate去充电，使得存储的电荷够多，超过阈值Vth，就表示1了。而对于写入0，就是将其放电，电荷减少到小于Vth，就表示0了。

• MLC，Multi Level Cell。单个存储单元，可以存储多个位，比如2位，4位等。其实现机制就是通过控制内部电荷的多少，分成多个阈值，通过控制里面的电荷多少，而达到所需要的存储成不同的数据。比如，假设输入电压是Vin＝4V（实际没有这样的电压，此处只是为了举例方便），那么，可以设计出2的2次方＝4个阈值，1/4的Vin＝1V，2/4的Vin＝2V，3/4的Vin＝3V，Vin＝4V，分别表示2位数据00，01，10，11，对于写入数据，就是充电，通过控制内部的电荷的多少，对应表示不同的数据。

  
  

对于读取，则是通过对应的内部的电流（与Vth成反比），然后通过一系列解码电路完成读取，解析出所存储的数据。这些具体的物理实现，都是有足够精确的设备和技术，才能实现精确的数据写入和读出的。

单个存储单元可以存储2位数据的，称作2的2次方＝4 Level Cell，而不是2 Level Cell；同理，对于新出的单个存储单元可以存储4位数据的，称作2的4次方＝16 Level Cell。

NAND结构消除了传统EEPROM中的选择管，并通过多位的直接串联，将每个单元的接触孔减小到1/2 n(n为每个模块中的位数，一般为8位或16位)，因此，大大缩小了单元尺寸。NAND采用F-N写入和擦除，其最大缺点是多管串联，读取速率较其他阵列结构慢。另外，由于采用F-N模式写入，编程时需加20V左右的高电压，对可靠性不利。NANDFlash具有以下特点：

• 以页为单位进行读和编程操作，1页为256或512B(字节)；以块为单位进行擦除操作。1块为4K、8K或16KB。具有快编程和快擦除的功能，其块擦除时间是2ms；而NOR技术的块擦除时间达到几百ms。

  
    |3 m: l4 K, I+ X0 V! W

• 数据、地址采用同一总线，实现串行读取。随机读取速度慢且不能按字节随机编程。

• 芯片尺寸小，引脚少，是位成本(bit COST)最低的固态存储。不支持代码本地运行，运行前需要拷贝到RAM。适合数据、文件类型存储。

  
  

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在NANDFlash中，存取资料的最小单位是Page。在SLCFlash中，若想修改Page中的Data可以更改部分的Bit而不需要将整个Page抹除后才更改。例如Page中的Data为1001011101，若想将Data改成1001010001，只需将其中的2个Bit更改为0即可，不用抹除后写入。但后来的MLCFlash，已经不允许此功能了（擦除即写‘1’，是释放电荷，只方便统一放电，不方便对单独的存储单元去放电）。

NANDFlash的数据是以bit的方式保存在memorycell，一般来说，一个cell中只能存储一个bit。这些cell以8个或者16个为单位，连成bitline，形成所谓的byte(x8)/word(x16)，这就是NANDDevice的位宽。这些Line会再组成Page，通常是528byte/page或者264Word/page。然后，每32个page形成一个Block，Sizeof(block)=16kByte。因地址包括三类地址：Block Address，Page Address，Column Address。

Block是NANDFlash中最大的操作单元，擦除就是按照block为单位完成的，而编程/读取是按照page为单位完成的。

3、NANDFlash操作状态

对于NANDFlash，地址和命令只能在I/O[7:0]上传递，数据宽度可以是8位或者16位，但是，对于16位的NAND Device，I/O[15:8]只用于传递数据。、

ANDFlash没有区分地址总线和数据总线。只有一个8bit（或者16bit）的I/O总线、6种控制线(WE#、WP#、ALE、CLE、CE#、RE#)和R/B#。NANDFlash的数据和地址均通过8bit I/O总线串行传输的。

NANDFlash是通过ALE/CLE(高电平有效)来区分数据线上的数据是命令（CLE有效），地址（ALE有效）还是数据（CLE/ALE都无效）。

待续！

Racheler

NAND结构消除了传统EEPROM中的选择管