手机闪存有什么用_手机闪存的技术解析 - 全文

　　一部手机由许多零部件组成，除了处理器、运行内存、图形处理器等核心硬件会影响手机的性能之外，闪传也是一个影响性能和手机读取速度的重要指标。在手机兴起的这几年中，手机的闪传规格有了很大的提高，从eMMC规格的标准逐渐从eMMC 4.3时代发展到现时的eMMC 5.0存储产品，手机的闪传性能有了十分大的提高。不过，在现在主流旗舰手机都采用eMMC 5.0规格的闪存的潮流中，一种新的闪传规格悄然出现，它就是UFS 2.0闪传标准，有着比eMMC 5.0更快的读取性能。

　　什么是闪存

　　闪存： 闪存是采用一种新型内存（换句话说就是一种内存格式的一种）。闪存有许多种类型，从结构上分主要有AND、NAND、NOR、DiNOR等，其中NAND和NOR是目前最为常见的类型。例如iPhone5所采用的东芝24纳米NAND闪存。闪存具有内存可擦可写可编程的优点，还具有写入的数据在断电后不会丢失的优点。所有被广泛应用用于数码相机，MP3，及移动存储设备。

　　手机闪存读写成绩一直都是我们评测中非常重要的一项，因为在实际使用体验中，闪存性能对于使用体验的影响其实非常大。

　

　　首先我们需要知道，一般一块闪存（就是我们常说的ROM）都由NAND颗粒、主控芯片和数据接口组成，UFS、eMMC和NVMe其实都指传输协议，大家可以当作是主控芯片和数据接口部分。

　　

　　其实之前eMMC几乎统治了移动市场，这一标准从eMMC4.3一路发展到现在的5.1，传输速度也从50MB/S一路狂飙600MB/S的速度。但是eMMC标准的潜力近年来已经被榨干了，所以更强的UFS和NVMe协议就登场了。因为手机等类别中，NVMe只用在iPhone等产品上，这里就不详细介绍了

　　eMMC在同一时间只能维持读取或者写入一种状态，而UFS支持同时读写数据，并且在待机状态下，UFS的功耗要低得多。速度方面差异就更大了，UFS 2.0理论速度达到780MB/S、UFS 2.1更是高达1.5GB/S。

　　

　　可能在很多人眼中，手机的读写速度不就是拷文件的时候有体现么，慢一些也能忍。可是实际情况远不止这一项，手机使用体验并不都是由处理器来决定的，实际上，手机卡不卡由SoC和内存决定，而快不快更多由闪存速度决定。举几个最常见的例子，软件安装速度、游戏载入速度、相片等文件的读取速度等都很依赖闪存速度。

　

　　比如说，可能有人会发现迅速滑动相册的时候，明明自己已经滑倒很下面了，但是照片列表却都是黑的，这就是闪存读写跟不上操作，导致来不及读出我们划过的所有相片，而处理器决定的，其实是在这个滑动过程中手机会不会出现卡顿。

　　技术特点

　　NOR型与NAND型闪存的区别很大，打个比方说，NOR型闪存更像内存，有独立的地址线和数据线，但价格比较贵，容量比较小；而NAND型更像硬盘，地址线和数据线是共用的I/O线，类似硬盘的所有信息都通过一条硬盘线传送一般，而且NAND型与NOR型闪存相比，成本要低一些，而容量大得多。因此，NOR型闪存比较适合频繁随机读写的场合，通常用于存储程序代码并直接在闪存内运行，手机就是使用NOR型闪存的大户，所以手机的“内存”容量通常不大；NAND型闪存主要用来存储资料，我们常用的闪存产品，如闪存盘、数码存储卡都是用NAND型闪存。

　　单片机闪存

　　这里我们还需要端正一个概念，那就是闪存的速度其实很有限，它本身操作速度、频率就比内存低得多，而且NAND型闪存类似硬盘的操作方式效率也比内存的直接访问方式慢得多。因此，不要以为闪存盘的性能瓶颈是在接口，甚至想当然地认为闪存盘采用USB2.0接口之后会获得巨大的性能提升。

　　前面提到NAND型闪存的操作方式效率低，这和它的架构设计和接口设计有关，它操作起来确实挺像硬盘（其实NAND型闪存在设计之初确实考虑了与硬盘的兼容性），它的性能特点也很像硬盘：小数据块操作速度很慢，而大数据块速度就很快，这种差异远比其他存储介质大的多。这种性能特点非常值得我们留意。

　　闪存存取比较快速，无噪音，散热小。用户空间容量需求量小的，打算购置的话可以不考虑太多，同样存储空间买闪存。如果需要容量空间大的（如500G），就买硬盘，较为便宜，也可以满足用户应用的需求。

　　微软的SQL Server产品管理主管Claude Lorenson，看好LSI的闪存产品在微软服务器环境中的未来。因为 LSI的闪存产品Nytro MegaRAID可以帮助微软SQL实现了每秒交易的10倍增长，“闪存存储技术，如LSI的Nytro应用加速产品组合，可以用来加速关键业务应用，如SQL Server 2012”，Lorenson在一份公司的声明中表示“随着微软将在Windows Server 8中提供的增强，这些技术的重要性将继续增长。

　　存储原理

　　要讲解闪存的存储原理，还是要从EPROM和EEPROM说起。　　EPROM是指其中的内容可以通过特殊手段擦去，然后重新写入。其基本单元电路（存储细胞），常采用浮空栅雪崩注入式MOS电路，简称为FAMOS。它与MOS电路相似，是在N型基片上生长出两个高浓度的P型区，通过欧姆接触分别引出源极S和漏极D。在源极和漏极之间有一个多晶硅栅极浮空在SiO2绝缘层中，与四周无直接电气联接。这种电路以浮空栅极是否带电来表示存1或者0，浮空栅极带电后（譬如负电荷），就在其下面，源极和漏极之间感应出正的导电沟道，使MOS管导通，即表示存入0。若浮空栅极不带电，则不形成导电沟道，MOS管不导通，即存入1。

　　EEPROM基本存储单元电路的工作原理如下图所示。与EPROM相似，它是在EPROM基本单元电路的浮空栅的上面再生成一个浮空栅，前者称为第一级浮空栅，后者称为第二级浮空栅。可给第二级浮空栅引出一个电极，使第二级浮空栅极接某一电压VG。若VG为正电压，第一浮空栅极与漏极之间产生隧道效应，使电子注入第一浮空栅极，即编程写入。若使VG为负电压，强使第一级浮空栅极的电子散失，即擦除。擦除后可重新写入。

　　闪存的基本单元电路，与EEPROM类似，也是由双层浮空栅MOS管组成。但是第一层栅介质很薄，作为隧道氧化层。写入方法与EEPROM相同，在第二级浮空栅加以正电压，使电子进入第一级浮空栅。读出方法与EPROM相同。擦除方法是在源极加正电压利用第一级浮空栅与源极之间的隧道效应，把注入至浮空栅的负电荷吸引到源极。由于利用源极加正电压擦除，因此各单元的源极联在一起，这样，快擦存储器不能按字节擦除，而是全片或分块擦除。 到后来，随着半导体技术的改进，闪存也实现了单晶体管（1T）的设计，主要就是在原有的晶体管上加入了浮动栅和选择栅，

　　在源极和漏极之间电流单向传导的半导体上形成贮存电子的浮动棚。浮动栅包裹着一层硅氧化膜绝缘体。它的上面是在源极和漏极之间控制传导电流的选择/控制栅。数据是0或1取决于在硅底板上形成的浮动栅中是否有电子。有电子为0，无电子为1。

　　写入时只有数据为0时才进行写入，数据为1时则什么也不做。写入0时，向栅电极和漏极施加高电压，增加在源极和漏极之间传导的电子能量。这样一来，电子就会突破氧化膜绝缘体，进入浮动栅。

　　读取数据时，向栅电极施加一定的电压，电流大为1，电流小则定为0。浮动栅没有电子的状态（数据为1）下，在栅电极施加电压的状态时向漏极施加电压，源极和漏极之间由于大量电子的移动，就会产生电流。而在浮动栅有电子的状态（数据为0）下，沟道中传导的电子就会减少。因为施加在栅电极的电压被浮动栅电子吸收后，很难对沟道产生影响。