Nand flash 的发展和eMMC

讨论到eMMC的发展历程，必须要从介绍Flash的历史开始

Flash分为两种规格：NOR Flash和NAND Flash，两者均为非易失性闪存模块。

1988年，Intel首次发出NOR flash技术,彻底改变了原先由EPROM和EEPROM一统天下的局面。NOR类似于DRAM, 以存储程序代码为主，可以让微处理器直接读取。因为读取速度较快，但晶片容量较低，所以多应用在通讯产品中，如手机。

19***，东芝公司发表NAND flash结构，强调降低每比特的成本,更高的性能，并且像磁盘一样可以通过接口轻松升级。因为NAND flash的晶片容量相对于NOR大，更像硬盘，写入与清除资料的速度远快于NOR，所以当时多应用在小型机以储存资料为主。目前已广泛应用在各种存储设备上, 可存储代码和资料。

 

NAND Flash的存储单元发展:从 SLC, MLC到TLC，超越摩尔定律

SLC=Single-Level Cell, 即1bit/cell，读写速度快，寿命长，价格是MLC三倍以上，约10万次读写寿命。

MLC=Multi-Level Cell, 即2bit/cell ,速度一般，寿命一般，价格一般，月3000-10000次读写寿命。

TLC=Triple-Level Cell,  即3bit/cell，速度慢，寿命短，价格便宜，约500次读写寿命，技术在逐渐成长中。

摩尔定律是由英特尔（Intel）创始人之一戈登·摩尔（Gordon Moore）提出来的。其内容为：当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。换言之，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18个月翻两倍以上。而NAND Flash行业的摩尔定律周期则只有12个月。

NAND Flash的存储单元从最初的SLC（ Single Layer Cell）, 到2003年开始兴起MLC (Multi-Layer Cell), 发展至今，SLC已经淡出主流市场，主流存储单元正在从MLC向TLC（Triple Layer Cell）迈进。纳米制程工艺和存储单元的发展，使得同样大小的芯片有更高密度和更多的存储单元，Flash得以在容量迅速增加的同时，还大幅降低了单位存储容量的成本。

但其弊端也轻易显现，从原来的1bit/cell发展到后来3bit/cell, 计算更为复杂，出错率不免更高，读写次数和寿命也会更短。在这种情况下现有MLC 和 TLC Flash 都需要搭配一颗高性能的控制芯片来提供EDC和ECC、平均擦写等Flash管理。

 

随着近年平板电脑和智能手机等在全球热潮来袭，嵌入式存储eMMC即营运而生

iphone，iPAD带动了智能手机和平板电脑行业的迅猛发展，引发了电子产品更新换代，对存储硬件提出了更高的要求。多媒体播放、高清摄像，GPS，各色各样的应用以及外观轻薄小巧的发展趋势，要求存储硬件拥有高容量、高稳定性和高读写速度的同时，需要存储芯片在主板中占有更小的空间。然而NAND Flash 随着纳米制程和存储技术的主流趋势发展，性能却在不断下降。可擦写寿命短，出错概率高，读写速度慢，稳定性差。嵌入式存储芯片eMMC就可以弥补这个市场需求和NAND Flash发展的缺口。

eMMC ( Embedded Multi Media Card) 采用统一的MMC标准接口， 把高密度NAND Flash以及MMC Controller封装在一颗BGA芯片中。针对Flash的特性，产品内部已经包含了Flash管理技术，包括错误探测和纠正，flash平均擦写，坏块管理，掉电保护等技术。用户无需担心产品内部flash晶圆制程和工艺的变化。同时eMMC单颗芯片为主板内部节省更多的空间。

之前市场上流通的eMMC产品均出自国外的厂商闪迪、三星、东芝。而大陆厂商泰胜微科技今年第一个在国内推出了自有品牌BIWIN的eMMC产品，完全自主研发和封装测试，并将其产品命名为qNAND，已于年中推向了市场。泰胜微科技专注于嵌入式存储产品的研发和生产。拥有11年Flash的行业经验，是华南地区唯一一家拥有12寸晶圆封装测试工厂的民营企业。根据最新的测试结果，BIWIN的品牌eMMC——qNAND在一些关键性能指标上大幅优于同类产品。作为后来者，泰胜微的表现很值得期待。

     

eMMC的未来

eMMC规格的标准逐渐从eMMC4.3世代发展到eMMC4.4世代，eMMC4.5即将问世。就目前JEDEC的规划方向来看，eMMC下一个世代将会由UFS(Universal Flash Storage)规格接棒。我们将UFS视为一种衔接eMMC 4.5版后的NAND Flash新接口标准，预期未来初期将在智能型手机及平板计算机等新兴智能型移动装置上，成为嵌入式储存媒体的主要的应用标准之一。UFS将提供极高的速度，以即时高速存储大型多媒体文件，同时在消费电子设备上使用时降低功耗。有了新的90分钟电影的时间会从目前的3分钟降低到几秒钟。这项新的标准将支持手机，数码相机等其他消费电子产品，并将做为方便通用的开发标准存在。