NOR Flash是两种类型的非易失性存储技术之一。NAND Flash是另外一种。两者皆是非易失性存储器,不需要电源来保留数据。
NOR 和 NAND 在每个存储单元中使用不同的逻辑门 (数字电路的基本构建块)来映射数据。 这两种类型的闪存都是由 Toshiba 发明的,但商用 NOR 闪存由 Intel 于 1988 年首次推出。NAND 闪存由 Toshiba 于 1989 年推出。
NOR Flash与 NAND Flash
NOR Flash的读取速度比 NAND Flash更快,但也更昂贵,并且擦除和写入新数据需要更长的时间。NAND 具有比 NOR 更高的存储密度及容量。
NAND 存储设备是串行访问的,使用相同的 8 个引脚来传输控制、地址和数据信息。NAND 可以写入单个内存地址,一次写入 8 位(1 个字节 )。
相比之下,较旧的并行 NOR 闪存技术支持单字节随机访问。这使得机器指令可以直接从芯片中检索和运行,就像传统计算机直接从主存储器中检索指令一样。但是,NOR 必须一次写入比 NAND 更大的数据块。并行 NOR 闪存具有静态随机存取存储器 (SRAM) 接口,该接口包含足够的地址引脚来映射整个芯片,从而能够访问存储在其中的每个字节。
NOR 闪存技术的生产成本也比 NAND 更高,每比特成本更高。这一点及其随机访问功能意味着 NOR 主要用于代码执行,而 NAND 闪存主要用于数据存储。
在功耗方面,NOR 闪存在首次通电时需要比 NAND 更高的电流。但是,一旦通电,NOR 的待机功率要求远低于 NAND。因此,NOR 通常更适合从内存中随机读取,而 NAND 在写入、擦除和顺序读取方面效率更高。
NOR 闪存最常用于手机、科学仪器和医疗设备。NAND 在经常上传和替换大文件的设备中找到了市场,例如 MP3 播放器、数码相机和 USB(通用串行总线)闪存驱动器。
有些设备同时使用 NAND 和 NOR 闪存。例如,智能手机或平板电脑可能使用嵌入式 NOR 来启动作系统 (OS),并使用可移动 NAND 卡来满足其所有其他内存或存储要求。
NOR 闪存有哪些优势?
使用 NOR 的主要好处是它提供的读取性能比同类 NAND 设备要好得多。相比之下,NAND 多层单元 (MLC) 闪存设备可以预期以大约 20.5 Mbps(每秒兆字节)的速度读取数据,而同类 NOR MLC 闪存设备的基准读取速率为 61.5 Mbps。
但与此同时,NOR 的写入和擦除作比 NAND 存储慢得多。NAND MLC 设备可能以 3.2 MBps 的速度写入数据,而类似的 NOR MLC 设备只能以大约 0.47 MBps 的速度写入数据。此外,其单个单元的大小限制了整体存储容量。
NOR 的局限性与 NOR 提供极快读取性能的事实相结合,意味着 NOR 最适合需要存储有限数据量且大部分存储 IO(输入/输出)将读取 IOPS(每秒 I/O)的使用案例。
这就是 NOR 闪存在平板电脑和智能手机等消费类设备中如此常用的原因。这些设备往往具有相对轻量级的作系统,可以轻松适应 NOR 的有限容量。NOR 特有的快速读取性能使作系统的启动速度比设备的作系统存储在 NAND 存储上要快得多。
移动作系统往往不是写入密集型的,这也使 NOR 成为很好的选择。但是,由于 NOR 闪存单元的写入性能相对较差,因此可能会导致作系统更新缓慢。
NOR 也是用于嵌入式系统的绝佳选择,因为这些系统倾向于在引导过程中读取代码,但执行很少的写入作(如果有的话)。
主要供应商和产品
报告称,2022 年全球 NOR 闪存市场估计为 33 亿美元,预计到 2029 年将达到 33.7 亿美元。
其中,Cypress Semiconductor 还为汽车和物联网 (IoT) 等行业提供使用 NOR 闪存的嵌入式系统组件。相比之下,Micron Technologies 主要作为闪存芯片(NOR 和 NAND)以及动态 RAM (DRAM) 的供应商而广为人知。
Serial NOR
NOR 存储芯片有两种主要类型:并行 NOR 和串行 NOR。串行 NOR 与并行 NOR 的主要区别之一是串行闪存设备需要比并行闪存设备更少的电路板连接。串行 NOR 使用的接口比并行 NOR 更简单,这意味着制造串行 NOR 存储设备的成本更低。
SPI NOR 闪存芯片分为扇区和页面。扇区定义为最小的可擦除块大小。扇区可以细分为页面。数据可以以页面大小的块写入,即使页面往往比扇区小得多。相比之下,扇区通常以千字节 (KB) 为单位,其中 4、32、64 和 256 KB 是常见的扇区大小。相反,页面大小往往以字节为单位,256 和 512 字节是常见的页面大小。
将数据写入 SPI NOR 设备的方式因存储芯片是否配备缓冲区而异。如果串行闪存是缓冲的,则可以将页面读入缓冲区、修改并写回芯片。如果 SPI NOR 设备没有缓冲,则必须从外部读取、修改整个页面并将其写回芯片。因此,缓冲的 SPI NOR 往往比同类的非缓冲闪存具有更好的写入性能。
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