闪存

闪存(Flash Memory)是一种长寿命的非易失性(在断电情况下仍能保持所存储的数据信息)的存储器，数据删除不是以单个的字节为单位而是以固定的区块为单位，区块大小一般为256KB到20MB。闪存是电子可擦除只读存储器（EEPROM）的变种，EEPROM与闪存不同的是，它能在字节水平上进行删除和重写而不是整个芯片擦写，这样闪存就比EEPROM的更新速度快。由于其断电时仍能保存数据，闪存通常被用来保存设置信息，如在电脑的BIOS（基本输入输出程序）、PDA（个人数字助理）、数码相机中保存资料等。另一方面，闪存不像RAM（随机存取存储器）一样以字节为单位改写数据，因此不能取代RAM。

概念

正在加载运用闪存的数码产品

闪存是一种非易失性存储器，即断电数据也不会丢失。因

为闪存不像RAM（随机存取存储器）一样以字节为单位改写数据，因此不能取代RAM。

闪存卡（Flash Card）是利用闪存（Flash Memory）技术达到存储电子信息的存储器，一般应用在数码相机，掌上电脑，MP3等小型数码产品中作为存储介质，所以样子小巧，有如一张卡片，所以称之为闪存卡。根据不同的生产厂商和不同的应用，闪存卡大概有SmartMedia（SM卡）、Compact Flash（CF卡）、MultiMediaCard（MMC卡）、Secure Digital（SD卡）、Memory Stick（记忆棒）、XD-Picture Card（XD卡）和微硬盘（MICRODRIVE）这些闪存卡虽然外观、规格不同，但是技术原理都是相同的。

分类

按种类分

U盘、CF卡、SM卡、SD/MMC卡、记忆棒、XD卡、MS卡、TF卡、PCIe闪存卡

按品牌分

矽统（SIS）、金士顿、索尼、LSI、闪迪、Kingmax、鹰泰、创见、爱国者、纽曼、威刚、联想、台电、微星、SSK、三星、海力士

正在加载Sandisk

【NAND型闪存】内存和NOR型闪存的基本存储单元是bit，用户可以随机访问任何一个bit的信息。而NAND型闪存的基本存储单元是页（Page）（可以看到，NAND型闪存的页就类似硬盘的扇区，硬盘的一个扇区也为512字节）。每一页的有效容量是512字节的倍数。所谓的有效容量是指用于数据存储的部分，实际上还要加上16字节的校验信息，因此我们可以在闪存厂商的技术资

料当中看到“（512+16）Byte”的表示方式。2Gb以下容量的NAND型闪存绝大多数是（512+16）字节的页面容量，2Gb以上容量的NAND型闪存则将页容量扩大到（2048+64）字节。

NAND型闪存以块（sector）为单位进行擦除操作。闪存的写入操作必须在空白区域进行，如果目标区域已经有数据，必须先擦除后写入，因此擦除操作是闪存的基本操作。一般每个块包含32个512字节的页（page），容量16KB；而大容量闪存采用2KB页时，则每个块包含64个页，容量128KB。

每颗NAND型闪存的I/O接口一般是8条，每条数据线每次传输（512+16）bit信息，8条就是（512+16）×8bit，也就是前面说的512字节。但较大容量的NAND型闪存也越来越多地采用16条I/O线的设计，如三星编号K9K1G16U0A的芯片就是64M×16bit的NAND型闪存，容量1Gb，基本数据单位是（256+8）×16bit，还是512字节。

寻址时，NAND型闪存通过8条I/O接口数据线传输地址信息包，每包传送8位地址信息。由于闪存芯片容量比较大，一组8位地址只够寻址256个页，显然是不够的，因此通常一次地址传送需要分若干组，占用若干个时钟周期。NAND的地址信息包括列地址（页面中的起始操作地址）、块地址和相应的页面地址，传送时分别分组，至少需要三次，占用三个周期。随着容量的增大，地址信息会更多，需要占用更多的时钟周期传输，因此NAND型闪存的一个重要特点就是容量越大，寻址时间越长。而且，由于传送地址周期比其他存储介质长，因此NAND型闪存比其他存储介质更不适合大量的小容量读写请求。

正在加载闪存

而比我们平常用的U盘存储量更大，速度更快的闪存产品要属PCIe闪存卡了，它采用低功耗，高性能的闪存存储芯片，以提高应用程序性能。由于它们直接插到服务器中，数据位置接近服务器的处理器，相比其它通过基于磁盘的存储网络路径来获取信息大大节省了时间。企业正在转向这种技术以解决存储密集

型工作负载，比如事务处理应用。在PCIe闪存卡方面，LSI公司新的Nytro产品，扩大其基于闪存的应用加速技术到各种规模的企业。LSI推出了三款产品，到一个正变得越来越拥挤的PCIe闪存适配器卡市场。LSI Nytro产品战略中的一部分，LSI公司的WarpDrive卡上，采用闪存存储、LSI的SAS集成控制器和来自公司收购的闪存控制器制造商SandForce的技术。其第二代基于PCIe的应用加速卡容量从200GB到3.2TB不等。Nytro XD应用加速存储解决方案的软件和硬件的组合。它集成了WarpDrive卡与Nytro XD智能高速缓存软件，以提高在存储区域网络(SAN)和直接附加存储(DAS)实现中的I/O速度。最后，还有Nytro MegaRAID应用加速卡，它结合了MegaRAID控制器与板载闪存和缓存软件，LSI公司将Nytro MegaRAID的定位面向低端，针对串行连接SCSI(SAS)DAS环境的性能增强解决方案。

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）如下图所示，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。

正在加载闪存

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如下图所示，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。

闪存就如同其名字一样，写入前删除数据进行初始化。具体说就是从所有浮动栅中导出电子。即 将有所数据归“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。