無論消費(fèi)者還是企業(yè)機(jī)構(gòu)，大多數(shù)人在談到閃存時(shí)，首先想到的就是NAND閃存。從一定的現(xiàn)實(shí)意義上來講，NAND閃存可以說已經(jīng)成為固態(tài)硬盤的代名詞?；趬K尋址結(jié)構(gòu)和高密度，使其成為磁盤的完美替代品。
NOR閃存是另一種與NAND不同的閃存類型，它具有不同的設(shè)計(jì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，某些特定的應(yīng)用場景下更為適合。在比較NAND和NOR閃存在不同應(yīng)用中的相對優(yōu)勢和適用性之前，檢查其結(jié)構(gòu)差異是很重要的。
NAND閃存產(chǎn)品是當(dāng)今已經(jīng)達(dá)到高水準(zhǔn)的存儲芯片，是當(dāng)前市面上嵌入式以及獨(dú)立式SSD的主要原材料。多層單元(MLC)技術(shù)和3D制造工藝的結(jié)合，將NAND存儲單元垂直蝕刻到硅襯底上，使存儲密度和NAND芯片容量呈幾何級增長。
NAND與NOR電路基礎(chǔ)
盡管NAND閃存是這兩種非易失性內(nèi)存技術(shù)中相對流行的一種，但NAND和NOR都是由同一名東芝公司的工程師在上世紀(jì)80年代中期發(fā)明的。要理解這兩個(gè)種類的區(qū)別和命名，需要簡要回顧一下邏輯門的基礎(chǔ)知識。
NAND和NOR分別涉及到布爾邏輯函數(shù)中的邏輯“和”（and）以及“或”（or）。如下所示，NAND和NOR都生成響應(yīng)兩個(gè)二進(jìn)制輸入的輸出。
響應(yīng)兩個(gè)二進(jìn)制輸入的NAND和NOR輸出
NAND和NOR邏輯門僅僅為它們各自的功能實(shí)現(xiàn)了上面這個(gè)真值表。
NAND門在概念上是作為AND門實(shí)現(xiàn)的——當(dāng)兩個(gè)輸入都是1時(shí)輸出1——后面跟著一個(gè)NOT門，這是一個(gè)邏輯反轉(zhuǎn)。相應(yīng)的，NOR門在概念上是一個(gè)OR門——有任何一個(gè)輸入是1時(shí)輸出1，然后是NOT門，這是一個(gè)邏輯倒裝。
布爾邏輯的背景對于理解NAND和NOR閃存至關(guān)重要，因?yàn)殚W存單元被連接到一個(gè)行和列的數(shù)組中。在NAND閃存中，一組中的所有單元(通常是一個(gè)字節(jié)的倍數(shù)，取決于芯片的大小)共享一條位線，并以串行方式連接每個(gè)單元，每個(gè)單元連接到一個(gè)單獨(dú)的字行。同一字行連接一個(gè)內(nèi)存塊中的多個(gè)字節(jié)，通常為4 KB到16 KB。因此，只有當(dāng)所有的字線都是高或單狀態(tài)時(shí)，位線才會降低或變?yōu)榱銧顟B(tài)，這實(shí)際上將內(nèi)存組轉(zhuǎn)換為一個(gè)多輸入NAND門。
與此相反，NOR閃存并行組織位線的方式是，當(dāng)位線和字線都處于低或零狀態(tài)時(shí)，內(nèi)存單元只保持高或單狀態(tài)。
NAND單元的串聯(lián)結(jié)構(gòu)使得它們可以通過導(dǎo)電層(或摻雜層)連接在襯底上，而不需要外部接觸，從而顯著減少了其橫截面積。
NAND閃存單元的串聯(lián)連接意味著它們不需要單元之間通過金屬層進(jìn)行外部接觸——而這正是NOR拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所需的。使用導(dǎo)電層連接硅襯底上的單元意味著NAND閃存的密度通常比NOR高兩個(gè)數(shù)量級，或100倍。此外，組內(nèi)單元的串聯(lián)連接使它們可以垂直地堆積在3D數(shù)組中，位線類似于垂直管道。
相反，由于NOR閃存單元不能單獨(dú)尋址，因此它們對于隨機(jī)訪問應(yīng)用程序更快。
NAND與NOR產(chǎn)品類型
這兩種類型的閃存具有明顯的特性和性能差異，它們有各自最適合的應(yīng)用程序類型。除了容量外，NAND和NOR閃存還具有不同的運(yùn)行、性能和成本特性，如下圖所示。
這兩種閃存中也有幾種不同的產(chǎn)品類型，它們在I/O接口、寫入持久性、可靠性和嵌入式控制功能方面有所不同。
NAND閃存產(chǎn)品類型
NAND閃存以單層（SLC）、多層（MLC）、三層（TLC）或四層（QLC）的形式在每個(gè)單元（cell）中存儲bit，分別為1 bit/cell、2 bit/cell、3 bit/cell、4 bit/cell。要確定哪種類型的NAND最適合于工作負(fù)載，簡單來說，每個(gè)單元的位數(shù)越高，其容量就越大——當(dāng)然，是以數(shù)據(jù)持久性和穩(wěn)定性為代價(jià)的。
NAND設(shè)備只是沒有任何外圍電路的存儲芯片，這些外圍電路使NAND閃存可以在SSD、U盤或其他存儲設(shè)備中使用。相比之下，托管型NAND產(chǎn)品嵌入了一個(gè)內(nèi)存控制器來處理必要的功能，比如磨損調(diào)平、壞塊管理(從使用中消除非功能性內(nèi)存塊)和數(shù)據(jù)冗余。
NOR閃存產(chǎn)品類型
串行設(shè)備通過只暴露少量(通常是1到8個(gè))I/O信號來減少包的pin數(shù)。對于需要快速連續(xù)讀取的應(yīng)用程序來說，這是理想的選擇。NOR閃存通常用于瘦客戶機(jī)、機(jī)頂盒、打印機(jī)和驅(qū)動(dòng)器控制器。
并行NOR產(chǎn)品暴露多個(gè)字節(jié)，而且通常使用內(nèi)存頁而不是單獨(dú)的字節(jié)進(jìn)行操作，更適用于啟動(dòng)代碼和高容量應(yīng)用程序，包括數(shù)碼單反相機(jī)、存儲卡和電話。
兩種閃存都是不可或缺的
NAND是閃存的主力，廣泛用于嵌入式系統(tǒng)和SSD等存儲設(shè)備的大容量數(shù)據(jù)存儲。不過，NOR 閃存在存儲可執(zhí)行的啟動(dòng)代碼和需要頻繁隨機(jī)讀取小數(shù)據(jù)集的應(yīng)用程序方面起著關(guān)鍵作用。顯然，這兩種類型的閃存將繼續(xù)在計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和存儲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中發(fā)揮作用。
原文作者：Kurt Marko
