來源：內容由 微信公眾號 半導體行業觀察 （ID：icbank） 翻譯自「embedded」，作者 Avinash Aravindan，謝謝。
嵌入式系統設計人員在選擇閃存時必須考慮許多因素：使用哪種類型的Flash架構，是選擇串行接口還是並行接口，是否需要校驗碼（ECC）等。如果處理器或控制器僅支持一種類型的接口，則會限制選項，因此可以輕鬆選擇內存。但是，情況往往並非如此。例如，一些FPGA支持串行NOR閃存、並行NOR閃存和NAND閃存來存儲配置數據，同樣，它們也可以用來存儲用戶數據，這使得選擇正確的存儲器件更加困難。本文將討論閃存的不同方面，重點放在NOR閃存和NAND閃存的差異方面。
存儲架構
閃存將信息存儲在由浮柵晶體管制成的存儲單元中。這些技術的名稱解釋了存儲器單元的組織方式。在NOR閃存中，每個存儲器單元的一端連接到源極線，另一端直接連接到類似於NOR門的位線。在NAND閃存中，幾個存儲器單元（通常是8個單元）串聯連接，類似於NAND門（參見圖1）。
NOR Flash（左）具有類似NOR門的架構。NAND Flash（右）類似於NAN
NOR Flash架構提供足夠的地址線來映射整個存儲器範圍。這提供了隨機訪問和短讀取時間的優勢，這使其成為代碼執行的理想選擇。另一個優點是100％已知的零件壽命。缺點包括較大的單元尺寸導致每比特的較高成本和較慢的寫入和擦除速度。
相比之下，與NOR閃存相比，NAND閃存具有更小的單元尺寸和更高的寫入和擦除速度。缺點包括較慢的讀取速度和I / O映射類型或間接接口，這更復雜並且不允許隨機訪問。值得注意的是，NAND Flash中的代碼執行是通過將內容映射到RAM來實現的，這與直接從NOR Flash執行代碼不同。另一個主要缺點是存在壞塊。NAND閃存通常在部件的整個生命週期內出現額外的位故障時具有98％的良好位，因此，器件內需要ECC功能。
存儲容量
與NOR閃存相比，NAND閃存的密度要高得多，主要是因為其每比特成本較低。NAND閃存通常具有1Gb至16Gb的容量。NOR閃存的密度範圍從64Mb到2Gb。由於NAND Flash具有更高的密度，因此主要用於數據存儲應用。
擦除/讀寫
在NOR和NAND閃存中，存儲器被組織成擦除塊。該架構有助於在保持性能的同時保持較低的成本，例如，較小的塊尺寸可以實現更快的擦除週期。然而，較小塊的缺點是芯片面積和存儲器成本增加。由於每比特成本較低，與NOR閃存相比，NAND閃存可以更經濟高效地支持更小的擦除塊。目前，NAND閃存的典型塊大小為8KB至32KB，NOR Flash為64KB至256KB。
NAND閃存中的擦除操作非常簡單，而在NOR閃存中，每個字節在擦除之前都需要寫入“0”。這使得NOR閃存的擦除操作比NAND閃存慢得多。例如，NAND閃存S34ML04G2需要3.5ms才能擦除128KB塊，而NOR閃存S70GL02GT則需要約520ms來擦除類似的128KB扇區。這相差近150倍。
如前所述，NOR閃存具有足夠的地址和數據線來映射整個存儲區域，類似於SRAM的工作方式。例如，具有16位數據總線的2Gbit（256MB）NOR閃存將具有27條地址線，可以對任何存儲器位置進行隨機讀取訪問。在NAND閃存中，使用多路複用地址和數據總線訪問存儲器。典型的NAND閃存使用8位或16位多路複用地址/數據總線以及其他信號，如芯片使能，寫使能，讀使能，地址鎖存使能，命令鎖存使能和就緒/忙碌。NAND Flash需要提供命令（讀，寫或擦除），然後是地址和數據。這些額外的操作使NAND閃存的隨機讀取速度慢得多。例如，NAND閃存S34ML04G2需要30μS，而NOR閃存S70GL02GT需要120nS。因此，NOR比NAND快250倍。
為了克服或減少較慢讀取速度的限制，通常以NAND閃存中的頁方式讀取數據，每個頁是擦除塊的較小子部分。僅在每個讀取週期開始時使用地址和命令週期順序讀取一頁的內容。NAND閃存的順序訪問持續時間通常低於NOR閃存設備中的隨機訪問持續時間。利用NOR Flash的隨機訪問架構，需要在每個讀取週期切換地址線，從而累積隨機訪問以進行順序讀取。隨著要讀取的數據塊的大小增加，NOR閃存中的累積延遲變得大於NAND閃存。因此，NAND Flash順序讀取可以更快。但是，由於NAND Flash的初始讀取訪問持續時間要長得多，兩者的性能差異只有在傳輸大數據塊時才是明顯的，通常大小要超過1 KB。
在兩種Flash技術中，只有在塊為空時才能將數據寫入塊。NOR Flash的慢速擦除操作使寫操作更慢。在NAND Flash中，類似於讀取，數據通常以頁形式編寫或編程（通常為2KB）。例如，單獨使用NAND閃存S34ML04G2 寫入頁面需要300μS。
為了加快寫入操作，現代NOR Flashes還採用類似於頁面寫入的緩衝區編程。例如，前文所述的NOR閃存S70GL02GT，支持緩衝器編程，這使其能夠實現與單詞相似寫入超時多字節編程。例如，512字節數據的緩衝區編程可以實現1.14MBps的吞吐量。
能耗
NOR閃存在初始上電期間通常需要比NAND閃存更多的電流。但是，NOR Flash的待機電流遠低於NAND Flash。兩個閃存的瞬時有功功率相當。因此，有效功率由存儲器活動的持續時間決定。NOR Flash在隨機讀取方面具有優勢，而NAND Flash在擦除，寫入和順序讀取操作中消耗的功率相對較低。
可靠性
保存數據的可靠性是任何存儲設備的重要性能指標。閃存會遭遇稱為位翻轉的現象，其中一些位可以被反轉。這種現象在NAND閃存中比在NOR閃存中更常見。出於產量考慮，NAND閃存隨附著散佈的壞塊，隨著擦除和編程週期在NAND閃存的整個生命週期中持續，更多的存儲器單元變壞。因此，壞塊處理是NAND閃存的強制性功能。另一方面，NOR閃存帶有零壞塊，在存儲器的使用壽命期間具有非常低的壞塊累積。因此，當涉及存儲數據的可靠性時，NOR Flash具有優於NAND Flash的優勢。
可靠性的另一個方面是數據保留，這方面，NOR Flash再次佔據優勢，例如，NOR Flash閃存S70GL02GT提供20年的數據保留，最高可達1K編程/擦除週期，NAND閃存S34ML04G2提供10年的典型數據保留。
編程和擦除週期的數量曾是一個需要考慮的重要特性。這是因為與NOR閃存相比，NAND閃存用於提供10倍更好的編程和擦除週期。隨著技術進步，這已不再適用，因為這兩種存儲器在這方面的性能已經很接近。例如，S70GL02GT NOR和S34ML04G2 NAND都支持100,000個編程 - 擦除週期。但是，由於NAND閃存中使用的塊尺寸較小，因此每次操作都會擦除較小的區域。與NOR Flash相比，其整體壽命更長。
表1提供了本文中討論的主要內容摘要。
NOR閃存和NAND閃存的主要特性與一般和具體比較數據的比較。
通常，NOR閃存是需要較低容量、快速隨機讀取訪問和更高數據可靠性的應用的理想選擇，例如代碼執行所需。NAND閃存則非常適用於需要更高內存容量和更快寫入和擦除操作的數據存儲等應用。
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