《電子技術(shù)應(yīng)用》
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eMMC的前世今生

2015-04-22
關(guān)鍵詞: NOR flash技術(shù) EPROM EEPROM DRAM

討論到eMMC的發(fā)展歷程,,必須要從介紹Flash的歷史開始

Flash分為兩種規(guī)格:NOR Flash和NAND Flash,,兩者均為非易失性閃存模塊。

1988年,,Intel首次發(fā)出NOR flash技術(shù),徹底改變了原先由EPROMEEPROM一統(tǒng)天下的局面,。NOR類似于DRAM, 以存儲程序代碼為主,,可以讓微處理器直接讀取,。因?yàn)樽x取速度較快,,但晶片容量較低,所以多應(yīng)用在通訊產(chǎn)品中,如手機(jī),。

1989年,,東芝公司發(fā)表NAND flash結(jié)構(gòu),強(qiáng)調(diào)降低每比特的成本,更高的性能,,并且像磁盤一樣可以通過接口輕松升級,。因?yàn)镹AND flash的晶片容量相對于NOR大,更像硬盤,,寫入與清除資料的速度遠(yuǎn)快于NOR,,所以當(dāng)時(shí)多應(yīng)用在小型機(jī)以儲存資料為主。目前已廣泛應(yīng)用在各種存儲設(shè) 備上, 可存儲代碼和資料,。

NAND Flash的存儲單元發(fā)展:從 SLC, MLC到TLC,,超越摩爾定律

SLC=Single-Level Cell, 即1bit/cell,讀寫速度快,,壽命長,,價(jià)格是MLC三倍以上,約10萬次讀寫壽命,。

MLC=Multi-Level Cell, 即2bit/cell ,速度一般,,壽命一般,價(jià)格一般,,月3000-10000次讀寫壽命,。

TLC=Triple-Level Cell,  即3bit/cell,速度慢,,壽命短,,價(jià)格便宜,約500次讀寫壽命,,技術(shù)在逐漸成長中,。

摩爾定律是由英特爾(Intel)創(chuàng)始人之一戈登·摩爾(Gordon Moore)提出來的。其內(nèi)容為:當(dāng)價(jià)格不變時(shí),,集成電路上可容納的晶體管數(shù)目,,約每隔18個(gè)月便會(huì)增加一倍,性能也將提升一倍,。換言之,,每一美元所能買 到的電腦性能,將每隔18個(gè)月翻兩倍以上,。而NAND Flash行業(yè)的摩爾定律周期則只有12個(gè)月,。

NAND Flash的存儲單元從最初的SLC( Single Layer Cell), 到2003年開始興起MLC (Multi-Layer Cell), 發(fā)展至今,SLC已經(jīng)淡出主流市場,,主流存儲單元正在從MLC向TLC(Triple Layer Cell)邁進(jìn),。納米制程工藝和存儲單元的發(fā)展,,使得同樣大小的芯片有更高密度和更多的存儲單元,F(xiàn)lash得以在容量迅速增加的同時(shí),,還大幅降低了單位 存儲容量的成本,。

但其弊端也輕易顯現(xiàn),從原來的1bit/cell發(fā)展到后來3bit/cell, 計(jì)算更為復(fù)雜,,出錯(cuò)率不免更高,,讀寫次數(shù)和壽命也會(huì)更短。在這種情況下現(xiàn)有MLC 和 TLC Flash 都需要搭配一顆高性能的控制芯片來提供EDC和ECC,、平均擦寫等Flash管理,。

隨著近年平板電腦和智能手機(jī)等在全球熱潮來襲,嵌入式存儲eMMC即營運(yùn)而生

iphone,,iPAD帶動(dòng)了智能手機(jī)和平板電腦行業(yè)的迅猛發(fā)展,,引發(fā)了電子產(chǎn)品更新?lián)Q 代,對存儲硬件提出了更高的要求,。多媒體播放,、高清攝像,GPS,,各色各樣的應(yīng)用以及外觀輕薄小巧的發(fā)展趨勢,,要求存儲硬件擁有高容量、高穩(wěn)定性和高讀寫 速度的同時(shí),,需要存儲芯片在主板中占有更小的空間,。然而NAND Flash 隨著納米制程和存儲技術(shù)的主流趨勢發(fā)展,性能卻在不斷下降,??刹翆憠勖蹋鲥e(cuò)概率高,,讀寫速度慢,,穩(wěn)定性差。嵌入式存儲芯片eMMC就可以彌補(bǔ)這個(gè)市場 需求和NAND Flash發(fā)展的缺口,。

eMMC ( Embedded Multi Media Card) 采用統(tǒng)一的MMC標(biāo)準(zhǔn)接口,, 把高密度NAND Flash以及MMC Controller封裝在一顆BGA芯片中。針對Flash的特性,,產(chǎn)品內(nèi)部已經(jīng)包含了Flash管理技術(shù),,包括錯(cuò)誤探測和糾正,flash平均擦寫,, 壞塊管理,,掉電保護(hù)等技術(shù)。用戶無需擔(dān)心產(chǎn)品內(nèi)部flash晶圓制程和工藝的變化,。同時(shí)eMMC單顆芯片為主板內(nèi)部節(jié)省更多的空間,。

之前市場上流通的eMMC產(chǎn)品均出自國外的廠商閃迪,、三星、東芝,。而大陸廠商泰勝微科技 今年第一個(gè)在國內(nèi)推出了自有品牌BIWIN的eMMC產(chǎn)品,,完全自主研發(fā)和封裝測試,,并將其產(chǎn)品命名為qNAND,,已于年中推向了市場。泰勝微科技專注于 嵌入式存儲產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn),。擁有11年Flash的行業(yè)經(jīng)驗(yàn),,是華南地區(qū)唯一一家擁有12寸晶圓封裝測試工廠的民營企業(yè)。根據(jù)最新的測試結(jié) 果,,BIWIN的品牌eMMC——qNAND在一些關(guān)鍵性能指標(biāo)上大幅優(yōu)于同類產(chǎn)品,。作為后來者,泰勝微的表現(xiàn)很值得期待,。  

eMMC的未來 

eMMC規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)逐漸從eMMC4.3世代發(fā)展到eMMC4.4世代,,eMMC4.5即將問世。就目前JEDEC的規(guī)劃方向來看,,eMMC下 一個(gè)世代將會(huì)由UFS(Universal Flash Storage)規(guī)格接棒,。我們將UFS視為一種銜接eMMC 4.5版后的NAND Flash新接口標(biāo)準(zhǔn),預(yù)期未來初期將在智能型手機(jī)及平板計(jì)算機(jī)等新興智能型移動(dòng)裝置上,,成為嵌入式儲存媒體的主要的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)之一,。UFS將提供極高的速 度,以即時(shí)高速存儲大型多媒體文件,,同時(shí)在消費(fèi)電子設(shè)備上使用時(shí)降低功耗,。有了新的90分鐘電影的時(shí)間會(huì)從目前的3分鐘降低到幾秒鐘。這項(xiàng)新的標(biāo)準(zhǔn)將支持 手機(jī),,數(shù)碼相機(jī)等其他消費(fèi)電子產(chǎn)品,,并將做為方便通用的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)存在。

討論到eMMC的發(fā)展歷程,,必須要從介紹Flash的歷史開始

Flash分為兩種規(guī)格:NOR Flash和NAND Flash,,兩者均為非易失性閃存模塊。

1988年,,Intel首次發(fā)出NOR flash技術(shù),徹底改變了原先由EPROM和EEPROM一統(tǒng)天下的局面,。NOR類似于DRAM, 以存儲程序代碼為主,可以讓微處理器直接讀取,。因?yàn)樽x取速度較快,,但晶片容量較低,所以多應(yīng)用在通訊產(chǎn)品中,,如手機(jī),。

1989年,,東芝公司發(fā)表NAND flash結(jié)構(gòu),強(qiáng)調(diào)降低每比特的成本,更高的性能,,并且像磁盤一樣可以通過接口輕松升級,。因?yàn)镹AND flash的晶片容量相對于NOR大,更像硬盤,,寫入與清除資料的速度遠(yuǎn)快于NOR,,所以當(dāng)時(shí)多應(yīng)用在小型機(jī)以儲存資料為主。目前已廣泛應(yīng)用在各種存儲設(shè) 備上, 可存儲代碼和資料,。

NAND Flash的存儲單元發(fā)展:從 SLC, MLC到TLC,,超越摩爾定律

SLC=Single-Level Cell, 即1bit/cell,讀寫速度快,,壽命長,,價(jià)格是MLC三倍以上,約10萬次讀寫壽命,。

MLC=Multi-Level Cell, 即2bit/cell ,速度一般,,壽命一般,價(jià)格一般,,月3000-10000次讀寫壽命,。

TLC=Triple-Level Cell,  即3bit/cell,速度慢,,壽命短,,價(jià)格便宜,約500次讀寫壽命,,技術(shù)在逐漸成長中,。

摩爾定律是由英特爾(Intel)創(chuàng)始人之一戈登·摩爾(Gordon Moore)提出來的。其內(nèi)容為:當(dāng)價(jià)格不變時(shí),,集成電路上可容納的晶體管數(shù)目,,約每隔18個(gè)月便會(huì)增加一倍,性能也將提升一倍,。換言之,,每一美元所能買 到的電腦性能,將每隔18個(gè)月翻兩倍以上,。而NAND Flash行業(yè)的摩爾定律周期則只有12個(gè)月,。

NAND Flash的存儲單元從最初的SLC( Single Layer Cell), 到2003年開始興起MLC (Multi-Layer Cell), 發(fā)展至今,SLC已經(jīng)淡出主流市場,,主流存儲單元正在從MLC向TLC(Triple Layer Cell)邁進(jìn),。納米制程工藝和存儲單元的發(fā)展,使得同樣大小的芯片有更高密度和更多的存儲單元,,F(xiàn)lash得以在容量迅速增加的同時(shí),,還大幅降低了單位 存儲容量的成本,。

但其弊端也輕易顯現(xiàn),從原來的1bit/cell發(fā)展到后來3bit/cell, 計(jì)算更為復(fù)雜,,出錯(cuò)率不免更高,,讀寫次數(shù)和壽命也會(huì)更短。在這種情況下現(xiàn)有MLC 和 TLC Flash 都需要搭配一顆高性能的控制芯片來提供EDC和ECC,、平均擦寫等Flash管理,。

隨著近年平板電腦和智能手機(jī)等在全球熱潮來襲,嵌入式存儲eMMC即營運(yùn)而生

iphone,,iPAD帶動(dòng)了智能手機(jī)和平板電腦行業(yè)的迅猛發(fā)展,,引發(fā)了電子產(chǎn)品更新?lián)Q 代,,對存儲硬件提出了更高的要求,。多媒體播放、高清攝像,,GPS,,各色各樣的應(yīng)用以及外觀輕薄小巧的發(fā)展趨勢,要求存儲硬件擁有高容量,、高穩(wěn)定性和高讀寫 速度的同時(shí),,需要存儲芯片在主板中占有更小的空間。然而NAND Flash 隨著納米制程和存儲技術(shù)的主流趨勢發(fā)展,,性能卻在不斷下降,。可擦寫壽命短,,出錯(cuò)概率高,,讀寫速度慢,穩(wěn)定性差,。嵌入式存儲芯片eMMC就可以彌補(bǔ)這個(gè)市場 需求和NAND Flash發(fā)展的缺口,。

eMMC ( Embedded Multi Media Card) 采用統(tǒng)一的MMC標(biāo)準(zhǔn)接口, 把高密度NAND Flash以及MMC Controller封裝在一顆BGA芯片中,。針對Flash的特性,,產(chǎn)品內(nèi)部已經(jīng)包含了Flash管理技術(shù),包括錯(cuò)誤探測和糾正,,flash平均擦寫,, 壞塊管理,掉電保護(hù)等技術(shù),。用戶無需擔(dān)心產(chǎn)品內(nèi)部flash晶圓制程和工藝的變化,。同時(shí)eMMC單顆芯片為主板內(nèi)部節(jié)省更多的空間。

之前市場上流通的eMMC產(chǎn)品均出自國外的廠商閃迪,、三星,、東芝,。而大陸廠商泰勝微科技 今年第一個(gè)在國內(nèi)推出了自有品牌BIWIN的eMMC產(chǎn)品,完全自主研發(fā)和封裝測試,,并將其產(chǎn)品命名為qNAND,,已于年中推向了市場。泰勝微科技專注于 嵌入式存儲產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn),。擁有11年Flash的行業(yè)經(jīng)驗(yàn),,是華南地區(qū)唯一一家擁有12寸晶圓封裝測試工廠的民營企業(yè)。根據(jù)最新的測試結(jié) 果,,BIWIN的品牌eMMC——qNAND在一些關(guān)鍵性能指標(biāo)上大幅優(yōu)于同類產(chǎn)品,。作為后來者,泰勝微的表現(xiàn)很值得期待,。

eMMC的未來

eMMC規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)逐漸從eMMC4.3世代發(fā)展到eMMC4.4世代,,eMMC4.5即將問世。就目前JEDEC的規(guī)劃方向來看,,eMMC下 一個(gè)世代將會(huì)由UFS(Universal Flash Storage)規(guī)格接棒,。我們將UFS視為一種銜接eMMC 4.5版后的NAND Flash新接口標(biāo)準(zhǔn),預(yù)期未來初期將在智能型手機(jī)及平板計(jì)算機(jī)等新興智能型移動(dòng)裝置上,,成為嵌入式儲存媒體的主要的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)之一,。UFS將提供極高的速 度,以即時(shí)高速存儲大型多媒體文件,,同時(shí)在消費(fèi)電子設(shè)備上使用時(shí)降低功耗,。有了新的標(biāo)準(zhǔn),預(yù)計(jì)用戶存取90分鐘電影的時(shí)間會(huì)從目前的3分鐘降低到幾秒鐘,。 這項(xiàng)新的標(biāo)準(zhǔn)將支持手機(jī),,數(shù)碼相機(jī)等其他消費(fèi)電子產(chǎn)品,并將做為方便通用的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)存在,。

標(biāo)準(zhǔn),,預(yù)計(jì)用戶存取


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