為手機(jī)選擇合適的存儲(chǔ)器
現(xiàn)在的手機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師在選擇閃存方案時(shí)有很多選擇。確定并選擇符合設(shè)計(jì)目標(biāo)的正確解決方案對(duì)滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)確保成功至關(guān)重要，當(dāng)然，每種存儲(chǔ)器解決方案都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。
NOR存儲(chǔ)器
NOR存儲(chǔ)器是最古老和使用最廣泛的解決方案。在這些設(shè)計(jì)中，NOR存儲(chǔ)器被用來(lái)存儲(chǔ)代碼和數(shù)據(jù)。代碼直接在NOR存儲(chǔ)器中運(yùn)行(本地執(zhí)行，XIP)，易失性RAM存儲(chǔ)代碼運(yùn)行時(shí)的變量和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。由于NOR可以直接與主機(jī)處理器接口，所以NOR可被輕松地設(shè)計(jì)成一個(gè)系統(tǒng)，從而縮短上市時(shí)間。
如果應(yīng)用要求更大的代碼和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，NOR將是一種昂貴的選擇，因?yàn)镹OR價(jià)格很高且密度最高僅為1Gb。由于這些問(wèn)題，NOR主要用于低端蜂窩手機(jī)，而NAND替代NOR在高端手機(jī)中存儲(chǔ)音樂(lè)、照片、視頻和電影文件。
圖：(a) 傳統(tǒng)的NOR解決方案；(b) 傳統(tǒng)的NOR+NAND解決方案；(c) All-in-OneMemory解決方案。
NOR+NAND存儲(chǔ)器
NOR＋NAND存儲(chǔ)器采用NOR來(lái)存儲(chǔ)BIOS代碼，采用NAND存儲(chǔ)代碼(操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件)和數(shù)據(jù)，易失性RAM被用來(lái)存儲(chǔ)執(zhí)行代碼時(shí)的變量和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這種存儲(chǔ)器解決方案采用代碼映射或請(qǐng)求調(diào)頁(yè)來(lái)執(zhí)行存儲(chǔ)在NAND中的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。
當(dāng)采用代碼映射方法時(shí)，整個(gè)操作系統(tǒng)和所有的應(yīng)用軟件都被映射到易失性RAM中，然后在易失性RAM中執(zhí)行。這種技術(shù)需要較大的RAM，因此將增加總系統(tǒng)成本和功耗。
當(dāng)采用請(qǐng)求調(diào)頁(yè)方法時(shí)，系統(tǒng)不會(huì)把整個(gè)操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件映射到易失性RAM中，只有操作系統(tǒng)的必需代碼被拷貝到易失性RAM中，操作系統(tǒng)的其它代碼和應(yīng)用軟件僅在需要時(shí)才拷貝。這種方法使所需的RAM容量較小，從而降低總系統(tǒng)成本和功耗。但是，請(qǐng)求調(diào)頁(yè)方法要求主機(jī)具有更先進(jìn)的操作系統(tǒng)，這將增加系統(tǒng)的復(fù)雜性。
NOR+NAND解決方案適合需要較大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的應(yīng)用，這是因?yàn)镹AND以高密度(高達(dá)32Gb的單晶片)提供。它可為代碼存儲(chǔ)提供NOR的所有優(yōu)勢(shì)，為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)提供較低成本NAND。然而它仍然很貴，這是因?yàn)樗褂脙r(jià)格昂貴的NOR僅用于系統(tǒng)引導(dǎo)和BIOS代碼執(zhí)行。
與NOR不同，NAND無(wú)法直接與處理器接口，也不能支持XIP和隨機(jī)存取。此外，由于NAND存儲(chǔ)器的可靠性較低，它要求在獨(dú)立的控制器或主機(jī)的嵌入式控制器中實(shí)現(xiàn)錯(cuò)誤檢測(cè)和更正、缺陷管理和磨損平衡(wear-leveling)。
除不需要昂貴的引導(dǎo)NOR之外，NAND存儲(chǔ)器方案與NOR+NAND方案非常相似。NAND控制器或主機(jī)中的嵌入式引導(dǎo)ROM可以提供引導(dǎo)功能。NAND存儲(chǔ)器方案與NOR+NAND方案也有類似缺點(diǎn)，但NAND存儲(chǔ)器方案由于不需要昂貴的NOR而降低了成本。
混合存儲(chǔ)器
混合存儲(chǔ)器采用SRAM和NAND，比如三星電子的OneNAND和Sandisk公司的MDOC H3。它們利用NOR類型的總線接口與主機(jī)進(jìn)行接口，并具有比NAND更快的讀取速度以及比NOR更快的寫入速度。由于寫入速度更快，這些器件更適合在高端手機(jī)中存儲(chǔ)音樂(lè)、照片、視頻和電影文件。
Flex-OneNAND是三星電子推出的第三代多功能融合半導(dǎo)體芯片，前身是第二代OneNAND嵌入芯片。它結(jié)合專有軟件程序，可以在單層單元(SLC)和多層單元(MLC)閃存技術(shù)之間靈活轉(zhuǎn)換。當(dāng)該芯片被用作專用SLC NAND閃存時(shí)，其存儲(chǔ)密度為2Gb。在更多數(shù)據(jù)為中心的設(shè)計(jì)中，該芯片可用作專門的MLC NAND閃存芯片，存儲(chǔ)密度為4Gb。
由于混合解決方案采用NAND作為非易失性存儲(chǔ)器，所以這類解決方案的存儲(chǔ)密度能做得很高。這些解決方案可以直接從NAND引導(dǎo)，不再需要高端蜂窩手機(jī)中昂貴的引導(dǎo)NOR，因此可降低總系統(tǒng)成本。它們還可以減少元器件數(shù)量，節(jié)省了電路板空間。但是，這些混合解決方案的引導(dǎo)時(shí)間較長(zhǎng)、復(fù)雜度較高、難以集成且需要主機(jī)上有支持請(qǐng)求調(diào)頁(yè)的先進(jìn)操作系統(tǒng)。
Spansion公司的ORNAND將高達(dá)1Gb的MirrorBit NOR與NAND接口結(jié)合在一起，可以提供比其以前的NOR產(chǎn)品更快的寫入速度。該公司65nm MirrorBit ORNAND系列閃存的容量為512Mb、1Gb和2Gb，最大密度仍低于當(dāng)今市場(chǎng)中NAND的最大密度。Spansion的多芯片封裝(MCP)解決方案將MirrorBit NOR與MirrorBit ORNAND集成在一起，不但提高了啟動(dòng)速度，還能在待機(jī)模式下提供優(yōu)于純代碼映射解決方案的節(jié)能功能。
All-in-OneMemory
Silicon Storage Technology公司的All-in-OneMemory存儲(chǔ)器子系統(tǒng)在單個(gè)封裝中和單個(gè)總線上集成了XIP代碼存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)器，整合了NOR(快速讀取)、NAND(較低的成本和較高的密度)以及RAM(簡(jiǎn)單的總線操作)的主要優(yōu)勢(shì)。它提供數(shù)GB的XIP代碼存儲(chǔ)空間，可以滿足多媒體手機(jī)、便攜式媒體播放器和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等嵌入式應(yīng)用對(duì)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)日益增長(zhǎng)的需求。
All-in-OneMemory由帶內(nèi)置引導(dǎo)NOR、NAND和易失性RAM的存儲(chǔ)器控制器組成，這些器件全部都在一個(gè)封裝內(nèi)。RAM區(qū)塊被分成兩個(gè)從主機(jī)直接存取的用戶配置部分，包括用于偽NOR(PNOR)的緩存分區(qū)和用于主機(jī)的系統(tǒng)RAM分區(qū)。NAND區(qū)塊被用作PNOR區(qū)和存儲(chǔ)器映射ATA NAND磁盤區(qū)的非易失性存儲(chǔ)器?？蓴U(kuò)展的PNOR區(qū)塊通過(guò)使用RAM和NAND模仿高密度NOR，代替了傳統(tǒng)存儲(chǔ)器子系統(tǒng)中昂貴的高密度NOR。
此外，All-in-OneMemory還在一個(gè)小型封裝內(nèi)提供即時(shí)的安全引導(dǎo)、存儲(chǔ)器請(qǐng)求調(diào)頁(yè)、NAND閃存管理以及RAM總線上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ATA數(shù)據(jù)存儲(chǔ)協(xié)議。通過(guò)在單個(gè)封裝中管理系統(tǒng)的主要存儲(chǔ)器，All-in-OneMemory可簡(jiǎn)化主機(jī)接口、降低系統(tǒng)復(fù)雜性、縮短設(shè)計(jì)時(shí)間、降低總系統(tǒng)成本，并提高質(zhì)量和可靠性。此外，由于All-in-OneMemory不需要任何復(fù)雜的軟硬件開(kāi)發(fā)，所以它易于集成，可以縮短上市時(shí)間。
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