flash简单总结

Posted 2023-04-29

参考技术A 按内部存储介质来分，可以将flash分成nor flash和nand flash。
按访问方式来分，可以将flash分成串行(serial)flash和并行(parallel)flash。
有一些特性是对所有类型的flash都有效的，比如，都有擦除(erase)和写入(program)步骤。擦除操作可以让bit由0变成1，而写操作只能让bit由1变成0。即，想写数据到flash，一般都要先擦除再写入。
另外，flash一般都有page,block(sector)这样的层次结构。

最先出现的是nor flash，它是并行的。它有大量的地址线和数据线，可以像ddr那样直接挂在总线上被cpu访问，设备上电时，可以直接在flash上执行程序。由于这种flash信号线较多，各个厂家的产品不兼容，因此制定了CFI接口来进行统一。
并行nor flash一般可以随机读取(random read)。
并行nor flash一般可以按字节写入。
并行nor flash一般可以按block擦除。

随后出现了串行nor flash，一般是spi接口的，因此也叫spi nor flash。它对外提供的就是标准spi的那些di,do信号了，并不能直接挂在总线上被cpu访问。但这种flash一般也会提供一个xip(execute in place)功能。想要用这个功能，cpu也要有相应的适配(比如有一个额外的模块，将spi信号和AHB总线信号进行相互转化)。
串行nor flash一般可以按字节读取。
串行nor flash一般是按page写入(注意partial page program)。
串行nor flash一般可以按block擦除。

另外一大类是nand flash。
常规的nand flash是并行的(比如由IO0~7用于地址和数据的输入和输出)。串行的nand flash一般也是用spi接口，即spi nand flash(应该是在flash芯片内部做了串并转换？)。
nand flash(包括spi nand flash)一般都是按页读写，按block擦除。

注意点1，并行nor flash一般可以按字节写入，一般理解，按字节写入和随机写入应该也没有什么差别了。但由于flash写(program)操作只能让bit由1变成0，因此这样的随机写入并没有意义。

注意点2，串行nor flash(spi nor flash)一般是按page写入，但它一般也支持部分页写入(partial page program)。发送page写入命令时，指定的page地址可以不是page对齐的，而是指定到page内部，只要写入数据的长度不超过该page的末尾即可(当然写操作之前也要有擦除操作)。

《FLASH PROGRAMMING 那些事》总结

注明来自 http://www.ssdfans.com/?p=5589

以MLC为例：

对FGF（Floating Gate Flash）技术的，MLC programming一般分两步走：先program Lower page，然后program Upper Page。

对某个Cell来说，当写入1时，无需Programming，阈值电压保持不变，还是处于E状态；当写入0时，必须进行Programming，使它的阈值电压落到D范围 ，即E->D。

Programming某个page时，往其所在的WL控制极上施加高电平，衬底接地，对需要Programming的存储单元（如上图绿色圈起来的cell）：1->0，其bitline接地；对不需要Programming的存储单元（如上图红色圈起来的cell）：1->1，bitline拉高，就能抑制其Programming。

由于每个存储单元的体质不一样，有些cell很快就能让其阈值电压跳到D范围，而有些存储单元需要若干次Programming，才能使其到达D。flash采用Program + Verify的方式进行Programming，即开始在WL控制极上施加一个电压，如上图所示，假设Vpgm =19V，让这个电压持续一段时间，然后撤掉，对每个Programming的存储单元进行验证，看其阈值电压是否超过验证电压Vvfy，如果超过，说明达到D状态，这些存储单元的bitline从接地到拉高，让其不再继续Programming，而对那些没有达到D状态的存储单元，还需要继续Programming。Vpgm会加大，比如增加0.5V，Vpgm = 19.5V，继续Programming，verify，直到达到D状态。

 

在Programming upper page之前，flash需要读取该Page，获取page中所有cell的当前状态，然后根据输入，Programming cell到相应的目标状态。

如果当前cell状态处于E，如果写入1，无需Programming，E状态保持不变;如果写入0，则需要Programming该cell到状态D1；   如果当前cell状态处于D，如果写入1，program该cell到D2;如果写入0，则需要Programming该cell到状态D3；

比较一下lower page programming和upper page programming，有以下几个不同：

1.Program upper page时，需先知道当前cell的状态，在programming之前需要读所有的cells； Program lower page时候无需此操作，因为所有cell都处于擦除状态；

2.Program upper page时，需要verify好几个电平，而program lower page时，只需verify一个电平；

3.Program lower page时，E状态和D状态可以隔得比较远，因此program时候可以加更大的初始program电压和更大的步进（step）电压；而Program Upper page时，E，D1，D2，D3之间的间隔比较小，因此program需要更精细的控制电压，不然一下program过头了。比如本来期望从E状态跳跃到D1状态，不小心电压加大了，直接就跳到D2，那就麻烦了。

分两次写最大的问题是，如果在programming upper page时发生异常掉电，那么之前Lower page的数据也丢失。