存储器基础知识

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成熟的Flash存储器
Flash的架构大致上可分为具程序执行能力的NOR架 构以及储存数据的NAND和AND架构，Flash与其它新 兴非挥发性技术相较，最大的优势在于其可以用一般的 半导体制程生产、成本低，但是其读写速度较DRAM慢， 可擦写次数也有极限，加上在进入纳米制程之后，预期 将会碰到物理极限，据业界人士表示Flash在45nm以下 几乎不可能再有发展，所以尽管在短期内Flash依然会是 非挥发性存储器主流，但地位可能不见得稳固。
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OUM存储器
OUM (Ovonic Unified Memory)相变存储器是由Intel所 提出的非挥发性存储器技术，目前发展的状况还停留在 实验室阶段，其原理是利用Ge、Sb、Te等硫系化合物 为材质的薄膜来存储资料，数据存储方式类似CD-ROM， 利用温度造成的相位变化来存储数据。 OUM的优点在于产品体积较小、成本低、可直接复 写且制程简单，也就是在写入数据的时候不用将旧有数 据擦除，制程与现有半导体制程相近，惟读写速度和次 数不如FRAM和MRAM；另外，如何稳定维持其驱动温 度也是一个技术发的重点。
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五、可靠性和耐用性 采用闪存介质时一个需要重点考虑的问题是可靠性。 对于需要扩展 MTBF 的系统来说，闪存是非常合适 的存储方案。可以从寿命（耐用性）、位交换和坏块 处理三个方面来比较 NOR 和 NAND 的可靠性。 寿命（耐用性） 在 NAND 闪存中每个块的最大擦写次数是一百万 次，而 NOR 的擦写次数是十万次。NAND 内存 除了具有 10：1 的块擦除周期优势，典型的 NAND 块尺寸要比 NOR 器件小 8 倍，每个
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NAND 结构能提供极高的单元密度，可以达到高存储 密度，并且写入和擦除的速度也很快，这也是为何所有 的 U 盘都使用 NAND 闪存做为存储介质的原因。应用 NAND 的困难在于闪存和需要特殊的系统接口。 二、性能比较 闪存是非易失内存，可以对称为块的内存单元块进行 擦写和再编程。任何闪存器件的写入操作只能在空或已 擦除的单元内进行，所以大多数情况下，在进行写入操 作之前必须先执行擦除。NAND 器件执行擦除操作是 十分简单的，而 NOR 则要求在进行擦除前先要将 目标块内所有的位都写为 0。
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FRAM存储器
FRAM (Ferroelectric RAM)铁电存储器的耗电量极低， 可擦写次数也无限大，FRAM的架构为Perovskite结晶， 最能代表铁电存储器的薄膜材料为PZT，位于结晶中心 的锆和钛的原子会随外部的电场变化位臵，即使除去电 性也能维持。 FRAM由于在高密度的发展上不甚顺利，所以目前许 多厂商都先由嵌入式应用切入，例如IC芯片卡，此类产 品需求的存储单元不大，但是FRAM的低耗电特性却可 以与其相得益彰，所以各类嵌入式应用或许会成为 FRAM未来主要的应用市场。
未来的存储器
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不过，存储器的中介性质，从允许断电时挥发或不 挥发、暂存或不暂存，甚至只读或不只读，也更确认 所扮演的中间性角色。存储器的技术和发展本身就是 蕴藏着无限的可能性；以下从五个方面介绍存储器的 特殊性、媒介性与功能作用，同时也希望据此对照出 存储器未来可发展的方向。
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从多角度来看存储器或存储元件，不难发现它是逻 辑元件与感测元件之间的一种媒介，所以必须具有随机 存取的存储功能才能支持系统间各种运算与处理的作业； 但是当作业完成后还要具有写入存储的功能，以便把结 果记录下来，并作为下一次处理的依据，所以从长远动 态的时间性来看，储存元件仍是另一类型态的随机存取 媒介。如果把存储器分成挥发性和非挥发性两种，显然 运算处理中的系统并不需要太考虑断电时存储是否挥发 掉，而必须以处理的速度和容量为主要考量。当数据量 越来越庞大，越来越复杂时，非挥发性的存储器毋宁更 能发挥关键性的力量。
NOR 闪存带有SRAM接口，有足够的地址引脚来寻址， 可以很容易地存取其内部的每一个字节。 NAND闪存使用复杂的I/O口来串行地存取资料，各个 产品或厂商的方法可能各不相同。8个引脚用来传送控 制、地址和资料信息。
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NAND读和写操作采用512字节的块，这一点有点像 硬盘管理此类操作，很自然地，基于NAND的闪存就可 以取代硬盘或其它块设备。 四、容量和成本 NAND 闪存的单元尺寸几乎是 NOR 闪存的一半， 由于生产过程更为简单，NAND 结构可以在给定的模 具尺寸内提供更高的容量，也就相应地降低了价格。 NOR 闪存容量为 1～11～16MB 闪存市场的大部分， 而 NAND 闪存只是用在 8MB 以上的产品当中， 这也说明 NOR 主要应用在代码存储介质中， NAND 适合于资料存储，NAND 在 CompactFlash、 Secure Digital、PC Cards 和 MMC 存储卡市场上所 占份额最大。
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MRAM存储器
MRAM (Magneto-resistive RAM)磁电阻式存储器的技术 原理简单的说就是利用电阻在磁场下的变化，磁电阻变 化的比例越高，代表存储元件的电子外围发展技术越简 单并更具市场竞争性。 纵观目前记录媒体的物理读写机制可以发现，当记录 密度达1000Gb/in2以上时，只有磁的读写物理极限还存 在，MRAM因为采用磁性材料为记录媒体，理论上有更 高的记录密度，而且读和写是用与DRAM相类似的机构， 因此不像需要读写头的硬盘机来得复杂和精密。
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由于擦除 NOR 器件时是以 64～128KB 的块进 行的，执行一个写入/擦除操作的时间为5s，与此相反， 擦除 NAND 器件是以 8～32KB 的块进行的，执 行相同的操作最多只需要 4ms。 执行擦除时块尺寸的不同进一步拉大了 NOR 和 NAND 之间的性能差距，统计表明，对于给定的一套写 入操作（尤其是更新小文件时），更多的擦除操作必须 在基于 NOR 的单元中进行。这样，当选择存储解决 方案时，设计师必须权衡以下的各项因素。
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所谓挥发与非挥发的差别在于挥发性存储器在电性 消失后，存储的数据便消失，但是非挥发性存储器在 电性消失后，仍然能够将数据保存下来，近年来由于 便携式电子产品的发展，磁式和光电式的存储元件无 法满足轻、薄、短、小的要求，所以半导体存储技术 尤其是非挥发性存储技术的成长相当迅速。 非挥发性、存取速度快、成本低、制程简单、数据 存储密度高、耗电量低和可无限擦写等特性，是未来 存储器技术所必须具备的要点 。
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NAND和AND Flash存储器
以储存数据为主要功能的NAND和AND Flash，是目 前市场上最当红的存储器，近两年来的新兴应用都以此 技术为主，包括小型存储卡、随身电子盘等都是。 在技术方面，数据型Flash为提高数据存储密度，也发 展MLC(多重单元)架构，
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Flash Rom基础知识
一、闪存简介 Flash-ROM（闪存）已经成为了目前最成功、流行的 一种固态内存，与 EEPROM 相比具有读写速度快，而 与 SRAM 相比具有非易失、以及价廉等优势。而基于 NOR 和 NAND 结构的闪存是现在市场上两种主要的非 易失闪存技术。 Intel 于 1988 年首先开发出 NOR flash 技术，彻底改变了原先由 EPROM 和 EEPROM 一统天 下的局面。紧接着，1989 年东芝公司发表了 NAND flash 技术（后将该技术无偿转让给韩国 Samsung 公 司），强调降低每比特的成本，更高的性能，并且象磁 盘一样可以通过接口轻松升级。
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NAND 内存块在给定的时间内的删除次数要少一些。 位交换 所有闪存器件都受位交换现象的困扰。在某些情况下 （很少见，NAND 发生的次数要比NOR 多），一个 比特位会发生反转或被报告反转了。 一位的变化可能不很明显，但是如果发生在一个关键文 件上，这个小小的故障可能导致系统停机。如果只是报 告有问题，多读几次就可能解决了。
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目前数字存储技术主要分成三种：磁式、光电式和 半导体式，本文主要探讨的是半导体式的储存技术， 不过半导体存储技术基本上又分为挥发性(Volatile)与非 挥发性(Non-volatile)两种，挥发性存储器技术较为成熟， 也是目前半导体存储技术的主流，包括DRAM、SRAM 等都是；而非挥发性存储器技术包括过去的掩膜ROM、 EPROM、EEPROM、Flash(快闪)、以及新兴的 FRAM(铁电存储器)、MRAM(磁性存储器)与OUM(相变 存储器)等。
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存储器在最近这几年随着便携式产品的发展，有了 许多不同的面貌与空间，在终端产品轻、薄、短、小的 要求之下，半导体存储技术自然脱颖而出。 高科技产业之所以兴盛，相当重要的原因之一便是数 字技术所具有的存储和拷贝功能，我们在将复杂的模拟 信号转换为简单的数字信号时，由于只有0和1的信息， 因此在存储数据的时候，只要把具有正负两种特性的物 质加以利用就可以了，最明显的就是利用磁性物质的磁 场做成的硬磁盘。