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闪存数据存储:NOR闪存“备胎”上线 IoT设备“一直在线”

2020-03-31 14:15:39 来源 : TechTarget中国

有关闪存数据存储的讨论通常都是围绕NAND技术,但是还有另一种闪存–NOR,在某些情况下它是更好的选择,特别是作为嵌入式设备。

与NAND相比,NOR支持更快的随机读取操作,并且,它更可靠,功耗更低。但是,对于顺序读取以及写入和擦除操作,NOR闪存速度较慢,而且价格较高,这就是为什么它仅适用于特定用例的原因。

NOR闪存基础知识

NOR是一种非易失性存储技术,它将数据存储在存储单元中,类似于NAND存储芯片。 NOR单元类似于金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET),其中电压决定导电率。 NOR单元与常规MOSFET的主要区别在于,NOR单元包含两个栅极而不是一个:浮置栅极和控制栅极。

栅极决定电荷如何存储在单元中。绝缘层将两个栅极分开,隧道氧化物层将浮动栅极与底层基板分离。隧道氧化物层足够薄,可允许电子进入和流出浮栅,从而提供了存储数据的机制。该单元的一端连接到源线或地,另一端连接到位线,用于对单元进行编程。

现在的NOR存储器有两种类型:并行和串行。并行NOR(两者中的较大者)的使用寿命更长,并且引脚数更高。它使用并行地址和数据总线(类似于静态RAM),并且比串行NOR提供更高的系统吞吐量,从而缩短系统启动时间。

串行NOR小于并行NOR,功耗更低,通常成本更低,同时仍具有良好的性能。现在,很多串行NOR模块都使用串行外围设备接口总线,这也使得它们通常被称为SPI NOR。

NOR与NAND闪存

与NAND相比,NOR闪存可更快地执行随机读取操作,NOR也通常更可靠并且功耗更低。但是,NOR在串行读取、擦除和写入数据时速度较慢,并且生产成本比NAND高,导致每比特成本更高。NAND存储设备可以提供更高的数据存储容量,而NOR模块通常最高可提供2 Gb。

与NAND闪存不同,NOR不使用共享连接,提供直接连接到单个存储单元,并且具有足够的地址和数据线来映射整个存储区。因此,NOR可以提供更快的随机访问—到存储阵列中任何位置。对于NAND闪存,存储单元串在一起以提高密度,这导致更复杂的读取操作和更长的随机访问时间。

NAND在顺序读取数据以及编程和擦除数据方面速度更快。与NOR相比,它还可以以较小的块写入数据,并且擦除数据的机制更加有效。另外,NAND存储单元小得多,从而导致更高的密度和更低的每比特成本。但是与NOR闪存不同,NAND更容易发生位故障,这就是NAND必须结合纠错码等技术的原因。

NOR闪存用例

NAND闪存通常用于数据存储,而NOR闪存通常被部署作为嵌入式设备,用于执行代码。NOR闪存可用于工业机器人、医疗设备、科学仪器、IoT设备或便携式消费产品,例如相机、可穿戴设备或手机。NOR也可能与NAND一起用于智能手机和平板电脑等设备。

NOR设备也可以嵌入到网络组件中,例如路由器、交换机或网关。汽车行业对NOR嵌入式设备非常感兴趣,不仅是因为它们的可靠性,还因为NOR可以承受更大的温度范围,使其适合用于引擎盖下和仪表板上的组件。例如,NOR适用于触摸屏、信息娱乐组件或高级驾驶员辅助系统。

作为嵌入式设备,NOR可用作任何只读应用程序的代码存储,这些应用程序需要快速随机访问和高可靠性,例如引导、操作系统或芯片内执行代码。NOR提供了快速的初始化时间,这很适合需要快速而可靠的启动过程的系统。此外,存储在NOR存储器芯片的程序可以直接执行,而无需复制到RAM,这对于NAND来说是非常困难的操作。

现在的NOR闪存市场

目前多家供应商都提供NOR闪存模块,包括Cypress Semiconductor公司、Macronix国际有限公司、Micron Technology公司和Winbond Electronics公司。例如,Cypress提供256 Mb串行NOR闪存模块,用于汽车行业,其温度范围为-40 C至105C。该设备是基于Quad SPI接口,运行电压为3伏。它的价格在4.12美元至7.08美元之间,具体取决于所购买单位的数量。

虽然我们很难预测NOR的未来,但该闪存技术被证明是嵌入内存到系统的优秀选择之一,例如消费类移动产品、汽车零部件、IoT设备和其他系统等。快速的随机访问读取和长期的可靠性使其适用于很多用例,特别是随着移动性和物联网的不断扩展。大多数消费者可能不知道NOR的存在,至少在表面上是这样,但是在未来NOR可能会发挥至关重要的作用。

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