一、NOR和NAND Flash存储器的区别

应用程序对NOR芯片*作以“字”为基本单位。为了方便对大容量NOR闪存的管理，通常将NOR闪存分成大小为128KB或者64KB的逻辑块，有时候块内还分成扇区。读写时需要同时指定逻辑块号和块内偏移。应用程序对NAND芯片*作是以“块”为基本单位。NAND闪存的块比较小，一般是8KB，然后每块又分成页，页的大小一般是512字节。要修改NAND芯片中一个字节，必须重写整个数据块。

2）NOR闪存是随机存储介质，用于数据量较小的场合；NAND闪存是连续存储介质，适合存放大的数据。

3)由于NOR地址线和数据线分开，所以NOR芯片可以像SRAM一样连在数据线上。NOR芯片的使用也类似于通常的内存芯片，它的传输效率很高，可执行程序可以在芯片内执行( XI P, eXecute In Place)，这样应用程序可以直接在flash闪存内运行，不必再把代码读到系统RAM中。由于NOR的这个特点，嵌入式系统中经常将NOR芯片做启动芯片使用。而NAND共用地址和数据总线，需要额外联结一些控制的输入输出，所以直接将NAND芯片做启动芯片比较难。

4) N AN D闪存芯片因为共用地址和数据总线的原因，不允许对一个字节甚至一个块进行的数据清空，只能对一个固定大小的区域进行清零*作；而NOR芯片可以对字进行*作。所以在处理小数据量的I/O*作的时候的速度要快与NAND的速度。比如一块NOR芯片通常写一个字需要10微秒，那么在32位总线上写512字节需要1280毫秒；而NAND闪存写512字节需要的时间包括：512×每字节50纳秒+10微秒的寻页时间+200微秒的片擦写时间＝234微秒。

5）NAND闪存的容量比较大，目前大容量己经达到8G字节。为了方便管理，NAND的存储空间使用了块和页两级存储体系，也就是说闪存的存储空间是二维的，比如K9F5608UOA闪存块的大小为16K，每页的大小是512字节，每页还16字节空闲区用来存放错误校验码空间(有时也称为out-of-band，OOB空间)；在进行写*作的时候NAND闪存每次将一个字节的数据放入内部的缓存区，然后再发出“写指令”进行写*作。由于对NAND闪存的*作都是以块和页为单位的，所以在向NAND闪存进行大量数据的读写时，NAND的速度要快于NOR闪存。

6）NOR闪存的可靠性要高于NAND闪存，这主要是因为NOR型闪存的接口简单，数据*作少，位交换*作少，因此可靠性高，极少出现坏区块，因而一般用在对可靠性要求高的地方。相反的，NAND型闪存接口和*作均相对复杂，位交换*作也很多，关键性数据更是需安错误探测/错误更正〔EDC/ECC)算法来确保数据的完整性，因此出现问题的几率要大得多，坏区块也是不可避免的，而且由于坏区块是随机分布的，连纠错也无法做到。

7）NAND Flash一般地址线和数据线共用，对读写速度有一定影响；而NOR Flash闪存数据线和地址线分开，所以相对而言读写速度快一些。

NAND和NOR芯片的共性首先表现在向芯片中写数据必须先将芯片中对应的内容清空，然后再写入，也就是通常说的“先擦后写”。只不过NOR芯片只用擦写一个字，而NAND需要擦写整个块。其次，闪存擦写的次数都是有限的.当闪存的使用接近使用寿命的时候，经常会出现写*作失败；到达使用寿命时，闪存内部存放的数据虽然可以读，但是不能再进行写*作了所以为了防止上面问题的发生，不能对某个特定的区域反复进行写*作。通常NAND的可擦写次数高于NOR芯片，但是由于NAND通常是整块擦写，块内的页面中如果有一位失效整个块就会失效，而且由于擦写过程复杂，失败的概率相对较高，所以从整体上来说NOR的寿命较长。

另一个共性是闪存的读写*作不仅仅是一个物理*作，实际上在闪存上存放数据必须使用算法实现，这个模块一般在驱动程序的MTD'(Memory Technology Drivers)模块中或者在FTLZ(Flash Translation Layer)层内实现，具体算法和芯片的生产厂商以及芯片型号有关系。

从使用角度来看，NOR闪存与NAND闪存是各有特点的：（1）NOR的存储密度低，所以存储一个字节的成本也较高，而NAND闪存的存储密度和存储容量均比较高；（2）NAND型闪存在擦、写文件（特别是连续的大文件）时速度非常快，非常适用于顺序读取的场合，而NOR的读取速度很快，在随机存取的应用中有良好的表现。 NOR与NAND各有所长，但两种优势无法在一个芯片上得到体现。所以，设计人员在选用芯片时，只能趋其利而避其害，依照使用目的和主要功能在两者之间进行适当的选择。

二、闪存的发展过程

在1984年，东芝公司的发明人舛冈富士雄首先提出了快速闪存存储器（此处简称闪存）的概念。与传统电脑内存不同，闪存的特点是非易失性（也就是所存储的数据在主机掉电后不会丢失），其记录速度也非常快。

Intel是世界上第一个生产闪存并将其投放市场的公司。1988年，公司推出了一款256K **t闪存芯片。它如同鞋盒一样大小，并被内嵌于一个录音机里。後来，Intel发明的这类闪存被统称为NOR闪存。它结合EPROM（可擦除可编程只读存储器）和EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）两项技术，并拥有一个SRAM接口。

第二种闪存称为NAND闪存。它由日立公司于1989年研制，并被认为是NOR闪存的理想替代者。NAND闪存的写周期比NOR闪存短90%，它的保存与删除处理的速度也相对较快。NAND的存储单元只有NOR的一半，在更小的存储空间中NAND获得了更好的性能。鉴于NAND出色的表现，它常常被应用于诸如CompactFlash、SmartMedia、 SD、 MMC、 xD、 and PC cards、USB sticks等存储卡上。闪存市场仍属于群雄争霸的未成熟时期。三星、日立、Spansion和Intel是这个市场的四大生产商。

由于战略上的一些错误，Intel在第一次让出了它的榜首座椅，下落至三星、日立和Spansion之後。

AMD闪存业务部门Spansion同时生产NAND和NOR闪存。它上半年的NOR闪存产量几乎与Intel持平，成为NOR闪存的大制造商。该公司在上半年赢利为13亿美元，几乎是它整个公司利润额（25亿美元）的一半以上。

总体而言，Intel和AMD在上半年成绩喜人，但三星和日立却遭受挫折。

据市场调研公司iSuppli所做的估计，全球的闪存收益将达到166亿美元，比2003年（116.4亿美元）上涨46%。消息者对数码相机、USB sticks和压缩式MP3播放器内存的需求将极大推动闪存的销售。据预测，2005年闪存的销售额将达到175亿美元。不过，iSuppli估计，2005年至2008年闪存的利润增涨将有所回落，高将达224亿美元。与许多寿命短小的信息技术相比，闪存以其16年的发展历程，充分显示了其“老前辈”的作风。九十年代初，闪存才初入市场；至2000年，利益额已突破十亿美元。英飞凌科技闪存部门主任，彼得曾说：“就闪存的生命周期而言，我们仍处于一个上升的阶段。”英飞凌相信，闪存的销售仍具有上升空间，并在酝酿加入对该市场的投入。英飞凌宣布，其位于德累斯顿的200毫米DRAM工厂已经开始生产512Mb NAND兼容闪存芯片。到2004年底，英飞凌公司计划采用170纳米制造工艺，每月制造超过10,000片晶圆。而2007年，该公司更希望在NAND市场成为前三甲。

此外，Intel技术与制造集团副总载Stefan Lai认为，在2008年之前，闪存将不可替代。2006年，Intel将首先采用65纳米技术；到2008年，正在研发的新一代45纳米技术将有望投放市场。Stefan Lai觉得，预测仍然比较浅显，或许32纳米、22纳米技术完全有可能实现。但Stefan Lai也承认，2008年至2010年，新的技术可能会取而代之。

尽管对闪存替代品的讨论越来越激励，闪存仍然受到市场的重视。未来的替代品不仅必须是类似闪存一样的非易失性存储器，而且在速度和写周期上略胜一筹。此外，生产成本也应该相对低廉。由于制造技术还不成熟，新的替代品不会对闪存构成绝对的威胁。下面就让我们来认识一下几种能的替代产品：

三、让国内如此疯狂的***3D***NAND闪存到底是个啥

什么是3D NAND闪存？

从新闻到评测，我们对3D NAND闪存的报道已经非常多了，首先我们要搞懂什么是3D NAND闪存。

从2D NAND到3D NAND就像平房到高楼大厦

我们之前见过的闪存多属于Planar NAND平面闪存，也叫有2D NAND或者直接不提2D的，而3D闪存，顾名思义，就是它是立体堆叠的，Intel之前用盖楼为例介绍了3D NAND，普通NAND是平房，那么3D NAND就是高楼大厦，建筑面积一下子就多起来了，理论上可以无线堆叠。

3D NAND与2D NAND区别

3D NAND闪存也不再是简单的平面内存堆栈，这只是其中的一种，还有VC垂直通道、VG垂直栅极等两种结构。

3D NAND闪存有什么优势？

在回答3D NAND闪存有什么优势的时候，我们先要了解平面NAND遇到什么问题了——NAND闪存不仅有SLC、MLC和TLC类型之分，为了进一步提高容量、降低成本，NAND的制程工艺也在不断进步，从早期的50nm一路狂奔到目前的15/16nm，但NAND闪存跟处理器不一样，先进工艺虽然带来了更大的容量，但NAND闪存的制程工艺是双刃剑，容量提升、成本降低的同时可靠性及性能都在下降，因为工艺越先进，NAND的氧化层越薄，可靠性也越差，厂商就需要采取额外的手段来弥补，但这又会提高成本，以致于达到某个点之后制程工艺已经无法带来优势了。

相比之下，3D NAND解决问题的思路就不一样了，为了提高NAND的容量、降低成本，厂商不需要费劲心思去提高制程工艺了，转而堆叠更多的层数就可以了，这样一来3D NAND闪存的容量、性能、可靠性都有了保证了，比如东芝的15nm NAND容量密度为1.28Gb/mm2，而三星32层堆栈的3D NAND可以轻松达到1.87Gb/mm2，48层堆栈的则可以达到2.8Gb/mm2。

3D NAND闪存在容量、速度、能效及可靠性上都有优势

传统的平面NAND闪存现在还谈不上末路，主流工艺是15/16nm，但10/9nm节点很可能是平面NAND后的机会了，而3D NAND闪存还会继续走下去，目前的堆栈层数不过32-48层，厂商们还在研发64层甚至更高层数的堆栈技术。

四大NAND豪门的3D NAND闪存及特色

在主要的NAND厂商中，三星早量产了3D NAND，其他几家公司在3D NAND闪存量产上要落后三星至少2年时间，Intel、美光去年才推出3D NAND闪存，Intel本月初才发布了首款3D NAND闪存的SSD，不过主要是面向企业级市场的。

这四大豪门的3D NAND闪存所用的技术不同，堆栈的层数也不一样，而Intel在常规3D NAND闪存之外还开发了新型的3D XPoint闪存，它跟目前的3D闪存有很大不同，属于*手锏级产品，值得关注。

四大NAND豪门的3D NAND闪存规格及特色

上述3D NAND闪存中，由于厂商不一定公布很多技术细节，特别是很少提及具体的制程工艺，除了三星之外其他厂商的3D NAND闪存现在才开始推向市场，代表性产品也不足。

三星：早量产的V-NAND闪存

三星是NAND闪存市场强大的厂商，在3D NAND闪存上也是一路领先，他们早在2013年就开始量产3D NAND闪存了。在3D NAND路线上，三星也研究过多种方案，终量产的是VG垂直栅极结构的V-NAND闪存，目前已经发展了三代V-NAND技术，堆栈层数从之前的24层提高到了48层，TLC类型的3D NAND核心容量可达到256Gb容量，在自家的840、850及950系列SSD上都有使用。

三星早量产了3D NAND闪存

值得一提的是，三星在3D NAND闪存上领先不光是技术、资金的优势，他们首先选择了CTF电荷撷取闪存（charge trap flash，简称CTF）路线，相比传统的FG（Floating Gate，浮栅极）技术难度要小一些，这多少也帮助三星占了时间优势。

有关V-NAND闪存的详细技术介绍可以参考之前的文章：NAND新时代起点，三星V-NAND技术详解

东芝/闪迪：独辟蹊径的BiCS技术

东芝是闪存技术的发明人，虽然现在的份额和产能被三星超越，不过东芝在NAND及技术领域依然非常强大，很早就投入3D NAND研发了，2007年他们独辟蹊径推出了BiCS技术的3D NAND——之前我们也提到了，2D NAND闪存简单堆栈是可以作出3D NAND闪存的，但制造工艺复杂，要求很高，而东芝的BiCS闪存是Bit Cost Scaling，强调的就是随NAND规模而降低成本，号称在所有3D NAND闪存中BiCS技术的闪存核心面积低，也意味着成本更低。

东芝的BiCS技术3D NAND

东芝和闪迪是战略合作伙伴，双方在NAND领域是共享技术的，他们的BiCS闪存去年开始量产，目前的堆栈层数是48层，MLC类型的核心容量128Gb，TLC类型的容量可达256Gb，预计会在日本四日市的Fab 2工厂规模量产，2016年可以大量出货了。

SK Hynix：闷声发财的3D NAND

在这几家NAND厂商中，SK Hynix的3D NAND为低调，相关报道很少，以致于找不到多少SK Hynix的3D NAND闪存资料，不过从**公布的信息来看，SK Hynix的3D NAND闪存已经发展了3代了，2014年Q4推出的第一代，2015年Q3季度推出的第二代，去年Q4推出的则是第三代3D NAND闪存，只不过前面三代产品主要面向eMCC 5.0/5.1、UFS 2.0等移动市场，今年推出的第四代3D NAND闪存则会针对UFS 2.1、SATA及PCI-E产品市场。

SK Hynix的3D NAND闪存堆栈层数从36层起步，不过真正量产的是48层堆栈的3D NAND闪存，MLC类型的容量128Gb，TLC类型的也可以做到256Gb容量。

Intel/美光：容量高的3D NAND闪存

这几家厂商中，Intel、美光的3D NAND闪存来的晚，去年才算正式亮相，不过好菜不怕晚，虽然进度上落后了点，但IMFT的3D NAND有很多独特之处，首先是他们的3D NAND第一款采用FG浮栅极技术量产的，所以在成本及容量上更有优势，其MLC类型闪存核心容量就有256Gb，而TLC闪存则可以做到384Gb，是目前TLC类型3D NAND闪存中容量大的。

美光、Intel的3D NAND容量密度是高的

384Gb容量还不终点，今年的ISSCC大会上美光还公布了容量高达768Gb的3D NAND闪存论文，虽然短时间可能不会量产，但已经给人带来了希望。

Intel的*手锏：3D XPoint闪存

IMFT在3D NAND闪存上进展缓慢已经引起了Intel的不满，虽然双方表面上还很和谐，但不论是16nm闪存还是3D闪存，Intel跟美光似乎都有分歧，明显的例子就是Intel都开始采纳友商的闪存供应了，近发布的540s系列硬盘就用了SK Hynix的16nm TLC闪存，没有用IMFT的。

Intel、美光不合的证据还有明显的例子——那就是Intel甩开美光在中国大连投资55亿升级晶圆厂，准备量产新一代闪存，很可能就是3D XPoint闪存，这可是Intel的*手锏。

3D XPoint闪存是Intel掌控未来NAND市场的*手锏

这个3D XPoint闪存我们之前也报道过很多了，根据Intel官方说法，3D XPoint闪存各方面都超越了目前的内存及闪存，性能是普通显存的1000倍，可靠性也是普通闪存的1000倍，容量密度是内存的10倍，而且是非易失性的，断电也不会损失数据。

由于还没有上市，而且Intel对3D XPoint闪存口风很严，所以我们无法确定3D XPpoint闪存背后到底是什么，不过比较靠谱的说法是基于PCM相变存储技术，Intel本来就是做存储技术起家的，虽然现在的主业是处理器，但存储技术从来没放松，在PCM相变技术上也研究了20多年了，现在率先取得突破也不是没可能。

相比目前的3D NAND闪存，3D XPoint闪存有可能革掉NAND及DRAM内存的命，因为它同时具备这两方面的优势，所以除了做各种规格的SSD硬盘之外，Intel还准备推出DIMM插槽的3D XPoint硬盘，现在还不能取代DDR内存，但未来一切皆有可能。

后再回到我们开头提到的问题上——中国大陆现在也把存储芯片作为重点来抓，武汉新芯科技（XMC）已经在武汉开工建设12英寸晶圆厂，第一个目标就是NAND闪存，而且是直接切入3D NAND闪存，他们的3D NAND技术来源于飞索半导体（Spansion），而后者又是1993年AMD和富士通把双方的NOR闪存部门合并而来，后来他们又被赛普拉斯半导体以40亿美元的价格收购。

2015年新芯科技与飞索半导体达成了合作协议，双方合作研发、生产3D NAND闪存，主要以后者的MirrorBit闪存技术为基础。不过小编搜遍了网络也没找到多少有关MirrorBit的技术资料。这两家公司的闪存技术多是NOR领域的，3D NAND显然是比不过三星、SK Hynix及东芝等公司的，有一种说法是MirrorBit的堆栈层数只有8层，如果真是这样，相比主流的32-48层堆栈就差很远了，成本上不会有什么优势。