NOR FLASH和NAND FLASH的应用电路

本文要点：

1. 给出了华为三星及英特尔的常用FLASH参考电路；
2. 结合datasheet解说2 bit以及4 bit的NAND FLASH;
3. 调试思路总结以及简单的调试经验分享；
4. 最新的3D Xpoint技术介绍。

首先，我要用这张图来说明存储器近70年的发展历程，纵观这70年的发展，可以发现主要是在容量，速度以及寿命等方面出现了飞跃式增长。

然后，给出实际工程中的常见几种应用电路。

（1） 第一种应用：

NOR FLASH和NAND FLASH的工程应用电路如下图所示，电路结构很简单，是非常常用的电路单元，就不多说了

（2） 第二种应用

还有一种应用电路也很常用，目前的实际工程也经常使用，就是2 bit或者4 bit NAND FLASH的应用单元电路，硬件工程师在选取器件时，有一项规格参数就是让选择X1/X2/X4的这一项，这个就是用来选择几个bit的，电路形式略有不同，如下图所示。

图中可以看出，复用了几个pin，然后结合MISO和MISO就组成了D0, D1, D2以及D3。具体说明可以从器件SPEC中可以查到，如下图所示。

（3） 第三种应用

这种应用也很常见，如下图所示，就是多片SPI FLASH通过不同的片选信号，连接到CPU上工作的线路图。也很简单，但是是常用的电路模块，也需要牢记的。

[调试经验]

分享一个早期调试一个主板上的SPI FLASH的经验。

1.在主板上验证一个新的SPI FLASH, 焊接好后，外挂的ROM芯片始终不工作，焊接也没问题

反复检查后，发现主系统主要是采用1.8V供电，但是SPI ROM则是3.3V供电，如果要用25XX芯片，则需要采用Level Shift电路。或者采用第二种方案：是采用winbond的1.8V的芯片W25Q32XX换上这块芯片后，系统工作了。

[新技术进展]

3D Xpoint是自NAND Flash推出以来，最具突破性的一项存储技术。比NAND速度快1000倍以上，寿命是NAND的1000倍以上。并且具备以下四点优势，3D Xpoint被看做是存储产业的一个颠覆者：

（1）比NAND Flash快1000倍；

（2）成本只有DRAM的一半；

（3）使用寿命是NAND的1000倍；

（4）密度是传统存储的10倍；

因为这些优点，集中的解决了目前存储器存在的痛点。

1.存储器的性能是PC设备上目前的短板。

2.DRAM：易失性难以解决，也就是存储需要不停供电，断电就会丢失存储的数据。DRAM只是不断地在预取值和总线上进行调整，核心的存储架构变化不大。

3.NAND：使用寿命、延迟不尽如人意，即使是性能最好的SLC NAND颗粒，其寿命也比DRAM小得多。

目前最快的DDR4内存，仍旧只能充当暂存器。

原理简要说明：

3D XPoint的工作原理与NAND存在着根本性的不同。NAND通过绝缘浮置栅极捕获不同数量的电子以实现bit值定义，而3D XPoint则是一项以电阻为基础的存储技术成果，其通过改变单元电阻水平来区分0与1。

3D XPoint的存储单元可以以3D方式进行堆叠，从而进一步提升存储密度。在英特尔的官方宣传中，3D XPoint拥有NAND类似的容量和DRAM类似的性能。包括比NAND速度快（应该是指延迟低）1000倍以上，寿命是NAND的1000倍以上，数据密度则达到了DRAM的十倍以上。如此屌炸天的性能，你，怕不怕？

以下是NAND和NOR Flash的应用调试笔记：

对于NAND Flash，其操作包括擦除和编程，擦除的最小单位是块(block)，编程的最小单位是页(page)。由于页的大小比块小很多，因此NAND Flash的读、写、擦等速度比NOR Flash要快很多，而擦除操作比读操作要慢。

对于NOR Flash，其操作包括擦除和编程，擦除和编程的最小单位都是位(bit)。NOR Flash的读速度比NAND Flash要快很多，但由于位(bit)级别的擦除和编程操作非常慢，因此NOR Flash的擦除和编程速度比NAND Flash要慢很多。

在使用NAND或NOR Flash时，需要注意其擦除和编程的操作细节，比如擦除和编程的最小单位、擦除和编程的速度等。此外，还需要注意其地址映射、容量、接口类型等其他参数。

在使用NAND或NOR Flash时，需要进行坏块管理和数据保护。对于坏块管理，可以通过出厂前测试并记录坏块位置来实现；对于数据保护，可以通过备份、校验等方式来确保数据的安全性。

在使用NAND或NOR Flash时，需要注意其电源、时钟等硬件电路的设计，以确保其正常工作。同时，还需要进行软件调试和优化，以确保程序的正确性和性能。

总之，在使用NAND或NOR Flash时，需要注意其操作细节和其他参数，并进行坏块管理和数据保护，以确保其正常工作和数据的安全性。