可管理NAND：適用于移動(dòng)設(shè)備的嵌入式大容量存儲(chǔ)革新

　　與多年前相比，現(xiàn)在的移動(dòng)消費(fèi)電子裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能豐富，能夠存儲(chǔ)大量音樂(lè)、照片和視頻內(nèi)容。讓人欣慰的是，存儲(chǔ)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)能夠適應(yīng)這些新的數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用。例如，適用于大容量存儲(chǔ)的高性?xún)r(jià)比緊湊型 NAND 閃存就替代了手機(jī)、MP3 播放器和數(shù)碼相機(jī)中使用的 NOR 閃存和其它非易失性存儲(chǔ)裝置。 

　　隨著工藝技術(shù)的進(jìn)步，存儲(chǔ)器密度大約每 12 至 18 個(gè)月即提高一倍。對(duì)于 NAND 閃存而言，這意味著對(duì)多層單元 (MLC) 技術(shù)的重視程度日益提高。傳統(tǒng)的單層單元 (SLC) NAND 閃存每個(gè)存儲(chǔ)單位能夠存儲(chǔ)一個(gè)數(shù)據(jù)位。MLC 技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)在單個(gè)存儲(chǔ)單元中存放多個(gè)數(shù)據(jù)位，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)容量達(dá)到相同大小 NAND 閃存設(shè)備的兩倍。MLC NAND進(jìn)一步加快了 NAND 閃存的每字節(jié)成本，并為新的應(yīng)用提供了發(fā)展空間。市場(chǎng)趨勢(shì)顯示MLC 閃存的出貨量在 2007 年初超過(guò)了 SLC 閃存。 

　　MLC NAND 的采用，NAND 產(chǎn)品周期的縮短讓系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的工作越來(lái)越復(fù)雜。傳統(tǒng)的SLC NAND 閃存，每 512 字節(jié)只需要一位錯(cuò)誤校驗(yàn)碼，大多數(shù)新型嵌入式處理器都可以直接為其提供支持。而現(xiàn)在的 MLC 閃存設(shè)備卻不同，需要每 512 字節(jié)扇區(qū) 4 位校驗(yàn)碼,將來(lái)的 MLC NAND 對(duì) ECC 的要求將超過(guò)每 512 字節(jié)扇區(qū) 8 位校驗(yàn)。高級(jí) ECC 算法的實(shí)現(xiàn)和硬件加速電路對(duì)嵌入式處理器和主機(jī)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)方面構(gòu)成了很大的挑戰(zhàn)。 

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員還必須能夠應(yīng)對(duì) NAND 閃存的快速更新?lián)Q代，以及不同供應(yīng)商之間產(chǎn)品功能差別帶來(lái)的挑戰(zhàn)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員和處理器制造商為跟上 NAND 閃存制造商的步伐必須在硬件和軟件開(kāi)發(fā)方面進(jìn)行更多資源投入。更為重要的是，額外的開(kāi)發(fā)工作可能會(huì)對(duì)上市時(shí)間產(chǎn)生較大影響。 

　　Micron 可管理 NAND 

　　正確的解決辦法是：采用 Micron 的創(chuàng)新式可管理 NAND 產(chǎn)品?？晒芾?NAND 閃存將Micron 的高質(zhì)量低成本 NAND 閃爍存儲(chǔ)器與半高型高速M(fèi)ultiMediaCard. (MMC) 控制器結(jié)合在一起，并采用了符合 JEDEC 標(biāo)準(zhǔn)的 BGA 封裝和高級(jí) 10 信號(hào)接口。

　　MMC 是一種特征突出的高性能接口，無(wú)線(xiàn)消費(fèi)電子應(yīng)用中的幾乎所有嵌入式處理器均支持該接口。如果使用 8 位數(shù)據(jù)總線(xiàn)和標(biāo)準(zhǔn) BGA，可管理 NAND 支持 52 MB/秒（峰值）的接口速率。因?yàn)樘幚砥鞯慕涌跊](méi)有變化，所以 BGA 中的 NAND 底層技術(shù)可以在不影響應(yīng)用的情況下更改。這種方法能夠延長(zhǎng)更高密度解決方案的使用壽命，從而能夠通過(guò)一種系統(tǒng)主板設(shè)計(jì)支持多種元件密度。 

　　可管理 NAND 的另一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)是消除了對(duì)主機(jī)處理器上特定供應(yīng)商閃存固件及驅(qū)動(dòng)程序的依賴(lài)（這種依賴(lài)性使得主機(jī)處理器需要協(xié)調(diào)程序/擦除/讀取功能并管理壞塊和壞位）從而將標(biāo)準(zhǔn)的 NAND 成為簡(jiǎn)單的讀寫(xiě)設(shè)備。主機(jī)處理器不必考慮諸如 NAND 塊大小、頁(yè)面大小、新增功能、進(jìn)程產(chǎn)生、MLC 與 SLC、平均讀寫(xiě)算法以及 ECC 要求等不必要的NAND 功能細(xì)節(jié)。只要具有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的通用 MMC 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序即可讓處理器與 Micron可管理 NAND 以及其它供應(yīng)商生產(chǎn)的符合相同標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)無(wú)縫配合。 

　　可管理 NAND 設(shè)備概念已被提議作為一種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)被大家接受。The MultiMediaCard Association 和 JEDEC 于 2006 年 12 月聯(lián)合宣布將 eMMC. 作為此類(lèi)別閃爍存儲(chǔ)設(shè)備的名稱(chēng)和商標(biāo)。 

　　                  圖 1：NAND 閃存配置可管理 NAND 功能 

　　可管理 NAND 是一種具有 MMC 接口的多合一存儲(chǔ)器和控制器設(shè)備。它符合MMC 系統(tǒng)規(guī)范版本 4.2，并且與 MMCplus.、MMCmobile.、MMCmicro. 以及過(guò)去的MMC 完全兼容。 

　　主要功能： 

　　可同時(shí)支持 MMC 和 SPI 模式操作 
　　主機(jī)可選擇 x1、x4 和 x8 I/O 
　　52 MHz 時(shí)鐘速度（最高） 
　　416 Mb/s (52 MB/s) 數(shù)據(jù)速率（最高） 
　　3.3V 和 1.8V 工作電壓 
　　密碼保護(hù) 
　　永久和臨時(shí)寫(xiě)保護(hù) 
　　內(nèi)部 ECC、平均讀寫(xiě)算法和數(shù)據(jù)塊管理。