盘点NAND Flash与NOR Flash的区别

什么是闪存?

闪存是一种非易失性、可编程、基于芯片的高速存储技术，即使断电也能保留数据。闪存主要有两种类型：分别是NAND和NOR。

闪存的基本原理

存储单元及相关操作传统 2D闪存的浮栅品体管，在源极(Source)和极(Drain)之间电流单向传导的半导体上形成存储电子的浮栅，它使用导体材料，上下被绝缘层包围，存储在浮栅极的电子不会因为掉电而消失。我们把浮栅极里面没有电子的状态用“1”来表示，存储一定量电子的状态用“0”表示，就能用浮栅晶体管来存储数据了:初始清空浮栅极里面的电子(通过擦除操作)，当需要写“1”的时候，无须进行任何操作;当需要写“0”的时候，则往浮极里面注入一定量的电子(也就是进行写操作)。写操作是在控制极施加一个大的正电压，在控制极和衬底之间建立一个强电场，使电子通过隧道氧化层进入浮栅极;擦除操作正好相反，是在衬底加正电压，建立一个反向的强电场，把电子从浮栅极中“吸”出来。

什么是NAND?

闪存将数据存储在由金属氧化物半导体是浮栅晶体管(FGT)定义的存储单元阵列中，该晶体管存储二进制数据 1 或 0。每个晶体管都有两个栅极，分别是控制栅极和浮动栅极。

与DRAM内存不同，NAND在断电后也能够储存数据。闪存断电时，浮栅晶体管 (FGT) 的金属氧化物半导体会向存储单元供电，保持数据的完整性。NAND单元阵列存储1到4位数据。

NAND Flash存储器具有容量较大，改写速度快等优点，适用于大量数据的存储，因而应用广泛，如嵌入式产品中包括手机、数码相机、U盘等。

常见NAND闪存类型：

常见的 NAND 类型有SLC、MLC、TLC和3D NAND。垂直堆叠单元的 3D NAND 拥有更高的性能、密度。

SLC：单级单元，SLC NAND每个单元存储一位信息。SLC NAND具有相比于同类产品中最高的耐用性，同时SLC NAND 是当今市场上价格最贵的闪存。

MLC：多级单元，MLC NAND每个单元存储两位信息。与SLC NAND相比，提高了单元存储数据量，从而降低了单元数据储存的成本，但是降低了耐用率。

TLC：三级单元，TLC NAND每个单元存储三位，从而降低成本和耐用性并增加容量。它的耐用率较低，是最便宜的闪存类型，主要用于消费级电子产品。

3D NAND：为了提高NAND设备的容量，3D NAND通过垂直堆叠多层存储单元来提高容量并降低成本，3D NAND设备实现了更高的密度和更低的功耗、更快的读写速度以及更高的耐用性。

什么是NOR闪存?

NOR Flash是第一种面世的闪存。NOR闪存芯片上的单元彼此平行排列，因此读取效率高，不易出错，但写入速度慢，常用于代码一次编写、多次读取的应用场景，多用来存储程序、操作系统等重要信息。

NAND与NOR的区别：

(1)市场占比：NAND闪存的使用量远远超过 NOR闪存。NAND Flash的具体产品包括USB(U盘)、闪存卡、SSD(固态硬盘)，以及嵌入式存储(eMMC、eMCP、UFS)等，应用广泛。得益于汽车电子和物联网，近几年NOR Flash市场正在飞速增长。

(2)读取性能：NOR闪存的读取速度比NAND闪存快。因为读取数据时，NAND Flash首先需要进行多次地址寻址，然后才能访问数据;而 NOR Flash是直接进行数据读取访问。

(3)写入、擦除性能：与读取性能相反，NAND芯片的写入和擦除速度比NOR器件更快。NAND器件执行擦除操作简单，擦除单元更小，擦除电路更少，且写入单元小，因此NAND的擦除和写入速度远比NOR更快。

(4)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。

(5)存储密度：NOR存储器的密度低于同等的 NAND 闪存芯片。

(5)应用场景：NOR Flash闪存通常用于消费电子、物联网、车载与工业领域，而 NAND 用于数码相机、智能手机、平板电脑、储存卡、固态硬盘和计算机中。

尽管NAND闪存是当前最流行的闪存类型，但NOR闪存仍有自己的技术优势。目前SK海力士宣布通过321层4D NAND样品发布，预计2025年上半年实现量产，随着闪存技术的不断发展，我们在未来能够使用上性能更好，价格更实惠的闪存产品。