为手机选择合适的存储器

现在的手机系统设计工程师在选择闪存方案时有很多选择。确定并选择符合设计目标的正确解决方案对满足设计目标确保成功至关重要，当然，每种存储器解决方案都有各自的优缺点。

NOR存储器

NOR存储器是最古老和使用最广泛的解决方案。在这些设计中，NOR存储器被用来存储代码和数据。代码直接在NOR存储器中运行(本地执行，XIP)，易失性RAM存储代码运行时的变量和数据结构。由于NOR可以直接与主机处理器接口，所以NOR可被轻松地设计成一个系统，从而缩短上市时间。

如果应用要求更大的代码和数据存储空间，NOR将是一种昂贵的选择，因为NOR价格很高且密度最高仅为1Gb。由于这些问题，NOR主要用于低端蜂窝手机，而NAND替代NOR在高端手机中存储音乐、照片、视频和电影文件。

图：(a) 传统的NOR解决方案；(b) 传统的NOR+NAND解决方案；(c) All-in-OneMemory解决方案。

NOR+NAND存储器

NOR＋NAND存储器采用NOR来存储BIOS代码，采用NAND存储代码(操作系统和应用软件)和数据，易失性RAM被用来存储执行代码时的变量和数据结构。这种存储器解决方案采用代码映射或请求调页来执行存储在NAND中的操作系统和应用软件。

当采用代码映射方法时，整个操作系统和所有的应用软件都被映射到易失性RAM中，然后在易失性RAM中执行。这种技术需要较大的RAM，因此将增加总系统成本和功耗。

当采用请求调页方法时，系统不会把整个操作系统和应用软件映射到易失性RAM中，只有操作系统的必需代码被拷贝到易失性RAM中，操作系统的其它代码和应用软件仅在需要时才拷贝。这种方法使所需的RAM容量较小，从而降低总系统成本和功耗。但是，请求调页方法要求主机具有更先进的操作系统，这将增加系统的复杂性。

NOR+NAND解决方案适合需要较大数据存储器的应用，这是因为NAND以高密度(高达32Gb的单晶片)提供。它可为代码存储提供NOR的所有优势，为数据存储提供较低成本NAND。然而它仍然很贵，这是因为它使用价格昂贵的NOR仅用于系统引导和BIOS代码执行。

与NOR不同，NAND无法直接与处理器接口，也不能支持XIP和随机存取。此外，由于NAND存储器的可靠性较低，它要求在独立的控制器或主机的嵌入式控制器中实现错误检测和更正、缺陷管理和磨损平衡(wear-leveling)。

除不需要昂贵的引导NOR之外，NAND存储器方案与NOR+NAND方案非常相似。NAND控制器或主机中的嵌入式引导ROM可以提供引导功能。NAND存储器方案与NOR+NAND方案也有类似缺点，但NAND存储器方案由于不需要昂贵的NOR而降低了成本。

混合存储器

混合存储器采用SRAM和NAND，比如三星电子的OneNAND和Sandisk公司的MDOC H3。它们利用NOR类型的总线接口与主机进行接口，并具有比NAND更快的读取速度以及比NOR更快的写入速度。由于写入速度更快，这些器件更适合在高端手机中存储音乐、照片、视频和电影文件。

Flex-OneNAND是三星电子推出的第三代多功能融合半导体芯片，前身是第二代OneNAND嵌入芯片。它结合专有软件程序，可以在单层单元(SLC)和多层单元(MLC)闪存技术之间灵活转换。当该芯片被用作专用SLC NAND闪存时，其存储密度为2Gb。在更多数据为中心的设计中，该芯片可用作专门的MLC NAND闪存芯片，存储密度为4Gb。

由于混合解决方案采用NAND作为非易失性存储器，所以这类解决方案的存储密度能做得很高。这些解决方案可以直接从NAND引导，不再需要高端蜂窝手机中昂贵的引导NOR，因此可降低总系统成本。它们还可以减少元器件数量，节省了电路板空间。但是，这些混合解决方案的引导时间较长、复杂度较高、难以集成且需要主机上有支持请求调页的先进操作系统。

Spansion公司的ORNAND将高达1Gb的MirrorBit NOR与NAND接口结合在一起，可以提供比其以前的NOR产品更快的写入速度。该公司65nm MirrorBit ORNAND系列闪存的容量为512Mb、1Gb和2Gb，最大密度仍低于当今市场中NAND的最大密度。Spansion的多芯片封装(MCP)解决方案将MirrorBit NOR与MirrorBit ORNAND集成在一起，不但提高了启动速度，还能在待机模式下提供优于纯代码映射解决方案的节能功能。

All-in-OneMemory

Silicon Storage Technology公司的All-in-OneMemory存储器子系统在单个封装中和单个总线上集成了XIP代码存储器、数据存储器和系统RAM存储器，整合了NOR(快速读取)、NAND(较低的成本和较高的密度)以及RAM(简单的总线操作)的主要优势。它提供数GB的XIP代码存储空间，可以满足多媒体手机、便携式媒体播放器和数字摄像机等嵌入式应用对于数据存储日益增长的需求。

All-in-OneMemory由带内置引导NOR、NAND和易失性RAM的存储器控制器组成，这些器件全部都在一个封装内。RAM区块被分成两个从主机直接存取的用户配置部分，包括用于伪NOR(PNOR)的缓存分区和用于主机的系统RAM分区。NAND区块被用作PNOR区和存储器映射ATA NAND磁盘区的非易失性存储器。可扩展的PNOR区块通过使用RAM和NAND模仿高密度NOR，代替了传统存储器子系统中昂贵的高密度NOR。

此外，All-in-OneMemory还在一个小型封装内提供即时的安全引导、存储器请求调页、NAND闪存管理以及RAM总线上的工业标准ATA数据存储协议。通过在单个封装中管理系统的主要存储器，All-in-OneMemory可简化主机接口、降低系统复杂性、缩短设计时间、降低总系统成本，并提高质量和可靠性。此外，由于All-in-OneMemory不需要任何复杂的软硬件开发，所以它易于集成，可以缩短上市时间。

本文来源：Silicon Storage Technology公司 作者：Silicon Storage Technology公司 Vijay K. Devadiga