OneNand、Nand和Nor三种Flash的区别

NOR的特点是芯片内执行(XIP, 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。 NOR的传输效率很高，在1～4MB的小容量时具有很高的成本效益，但是很低的写入和擦除速度大大影响了它的性能。

NAND结构能提供极高的单元密度，可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度也很快。应用NAND的困难在于Flash的管理和需要特殊的系统接口。

OneNand是针对消费类电子和下一代移动手机市场而设计的，一种高可靠性嵌入式存储设备。随着过去几十年的Nand技术的发展，一些公司，基于原先的NAND的架构，设计出一种理想的单存储芯片，其集成了SRAM的缓存和逻辑接口。OneNand既实现NOR Flash的高速读取速度，又保留了Nand Flash的大容量数据存储的优点。

	NAND Flash	One Nand	NOR Flash
结构	串行	串行	并行
总线	复用	复用	分离的地址线和数据线
尺寸	1/8		典型单位1
坏块	随机分布
快速随机读取			√
快速顺序读取	√	√	√
快速写编程	√	√
同时擦除多个块		√ (最大64个块)	√
擦除的挂起/恢复		√	√
写回	√(错误检测)	√ (错误检测与纠正)
锁/解锁/紧锁		√	√
错误纠正	外部 (硬件/软件)	内置	不需要
扩展性	√	√

OneNAND结合了NAND存储密度高、写入速度快和NOR读取速度快的优点，整体性能完全超越常规的NAND和NOR。不过三星并不是希望它快速取代传统的NAND，而是将其作为NOR的竞争者。在具体实现上，OneNAND其实并不复杂，三星并不是采用另起炉灶的方式来设计它，而是巧妙地将NAND与NOR的结构融为一体。OneNAND采用NAND逻辑结构的存储内核和NOR的控制接口，并直接在系统内整合一定容量SRAM静态随即存储器作为高速缓冲区。这样，OneNAND就可以在容量指标上与NAND闪存靠拢，目前它的最高密度指标达到4Gb，虽然在容量上略不如NAND但比NOR闪存要高出许多。

NAND内核并不具备本地执行代码（XIP）的能力，但这项功能对各种需要快速程序运行终端设备来说非常重要。三星作出的解决办法就是依靠高速SRAM缓存—在存储器家族中，SRAM（静态随机存储器）的读写速度最快，CPU内的L1 Cache和L2 Cache采用的就是SRAM逻辑，可具备与CPU等速运行的能力。当OneNAND执行程序时，代码必须从OneNAND存储核心载入到SRAM，然后在SRAM上执行。由于SRAM的速度优势，数据载入动作几乎可以在瞬间完成，用户感觉不到迟滞现象，加上SRAM被直接封装在OneNAND芯片内部，外界看起来就好像是OneNAND也具备程序的本地执行功能。这种工作模式非常巧妙，并可收到与NOR相同的效果，但缺点是SRAM逻辑的晶体管利用效率非常低，无法实现较大的容量，三星在OneNAND中只是集成1KB容量的SRAM，因此OneNAND暂时只支持1KB代码长度的XIP—在这方面，OneNAND显然还无法与NOR闪存相媲美。

不过，OneNAND的读写性能相当出众，三星最新的OneNAND产品拥有高达108MBps的数据读取带宽，这已达到与NOR闪存相当的水准—这个速度也远远超过了现在的7200转桌面硬盘。相比之下，常规NAND闪存的读取性能只有区区17MBps，两者存在巨大的性能差异。其次，OneNAND的数据写入速度达到9.3MBps，虽然远远不如108MBps的读取速度，但相比NAND闪存的6.8MBps也已经有长足的进步了。与之形成鲜明对比的是，NOR闪存的写入速度只有可怜的0.14MBps，几乎称得上是慢如蜗牛。在数据擦除方面，OneNAND与NAND的指标相同，都达到64MBps，而NOR闪存更只有区区0.11MBps，与前两者完全无法相比。从性能角度来看，OneNAND无论读、写还是擦除都明显凌驾于NAND之上，NOR在写入/擦除方面的性能与之根本不具可比性，对嵌入式设备厂商来说，选择简单的OneNAND来代替NOR+NAND组合的方案是非常可行的。

由于OneNAND采用与NAND相同的存储内核，它也会遭遇存储坏块的问题。如果只是用在数据存储，这个问题似乎没什么大不了，但OneNAND必须用于系统代码的装载和执行，一旦出现存储坏区且该区正在执行代码访问，造成的后果便是设备死机或者关机，这其实也是NAND进入NOR应用领域的主要障碍。为了解决这个难题，三星公司为OneNAND闪存量身定做了一款名为“Datalight OneBoot”的嵌入式控制软件。Datalight OneBoot具有高度灵活的特性，可被简单地整合到各种类型的嵌入式系统中。在实际运行时，OneBoot允许设备像使用硬盘一样来调用OneNAND资源，读写操作的具体算法由OneBoot在底层直接实现。而在关键的坏块管理上，OneBoot通过实时扫描、瞬间屏蔽的方式来隐藏坏块。扫描工作一般在系统闲置时进行，如果OneBoot检测到存储区的某处存在坏块，那么OneBoot就对该区域作上标注，将坏块屏蔽起来，这样代码运行或数据读写时就不会访问到这个区域，保证系统运行及个人数据存储的可靠性。这种机制非常有效，往往是坏块刚刚产生就被OneBoot检测到并屏蔽，没有什么机会被程序或用户所访问。因此尽管OneNAND仍在物理上具备类似NAND的不可靠性缺陷，但三星的OneBoot嵌入式控制软件在很大程度上可以将之消除，该套系统的可靠性完全可以同搭载NOR闪存的系统相媲美。为了让OneNAND能进入更多领域，三星还在OneBoot基础上发展出增强的“OneBoot+File”技术，后者除了具备OneBoot所有的功能特性外，还能够明显加快系统的启动速度。OneBoot+File的启动加速技术有些类似于计算机的“休眠”，它在运行时可以自动保存系统的工作状态，在下一次启动时直接从该状态恢复。三星表示，采用OneBoot+File控制软件，系统的启动速度可比常规方式快出88％，几乎是即开即用。鉴于掌上设备日趋复杂化，软件功能增加，启动时间也相应延长，而选择三星的OneNAND闪存与OneBoot+File控制软件方案可很好缓解这些问题，这在智能手机、掌上电脑、高性能数码相机等产品中尤其具有积极意义。

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