數碼時代——新一代閃存技術剖析[圖]

閃存邏輯結構的改進

　　如果只從物理方面來看，閃存芯片與內存芯片、CPU芯片、DSP芯片屬於同一個家族，都屬於大規模硅半導體集成電路，然而它們的功能相去甚遠。CPU/DSP負責數據運算；內存只能夠臨時保存數據，但速度超快；而閃存可以永久性保存數據，可讀寫速度甚至還不如硬盤。這種涇渭分明的功能區別完全取決於它們各自的邏輯電路設計。眾所周知，CPU、內存的更新換代是以邏輯設計的改變為標志，閃存也是如此。在近期，該領域的重要技術便是Spansion公司的第二代MirrorBit技術、ORNAND技術和三星公司的OneNAND技術。
　　
高密度NOR型閃存

　　第二代MirrorBit是Spansion公司力推的新型NOR閃存結構。我們先來介紹一下Spansion的背景：這家公司成立於2003年，由AMD公司與富士通公司的閃存業務部門合並而成，因這兩家公司在NOR型閃存領域本身就擁有舉足輕重的地位，合並後的Spansion便一舉躍昇為全球最大的NOR型閃存企業。在過去的一些介紹中，大家應該了解到閃存可分為兩大流派：NOR型閃存速度很快，數據儲存安全可靠，嵌入式系統、應用軟件可以在上面直接運行，但它的存儲容量相對較小，主要應用於手機、掌上電腦、無線通訊、網絡通訊、數字機頂盒以及其他數字家電產品中；另一種便是通常可以見到的NAND型閃存，它的特點是存儲容量都比較大，但速度較慢、容易出錯，故而難以滿足裝載關鍵軟件的要求，只能用於各類數據的常規存儲。數碼相機、MP3播放器使用的閃存卡和作為移動存儲設備的閃存盤所使用的便都是NAND型閃存。而在NOR與NAND所組成的閃存市場中，NOR產品佔據總量的2/3左右，居於絕對的主導地位，這一切應該歸功於手機的高普及率和更新速度。

　　相比第一代的MirrorBit，第二代技術帶來的變化是革命性的。第一代MirrorBit閃存是AMD公司的傑作，誕生時間是2001年。當時，Intel的MLC技術已經應用了整整4年。憑借突出的性價比優勢，MirrorBit閃存進入應用階段後市場份額急劇提昇，發展到現在已佔據NOR型閃存市場的半壁河山。為了挽回局勢，Intel曾在2002年推出新一代MLC技術，其主要改變就是以更先進的90納米制造工藝來生產閃存，達到大幅度降低成本，提高價格競爭力的目的。作為Intel在該領域的主要對手，Spansion公司在04年5月份對外界公開了作為提昇競爭力法寶的第二代MirrorBit技術，它在容量和速度方面都有了非常明顯的提昇，這種性能增益來自於它在邏輯結構上的改進：在過去各類NOR閃存中，每一個基本存儲單位（Flash Memory Cell）都只能存放1Bit的數據，而第二代MirrorBit技術將這個數字提高到2Bit，密度增加了一倍，且只要增加很少的晶體管。如此一來，在保持閃存芯片尺寸不變的條件下，將存儲容量大幅度提高便成為現實，這也是第二代MirrorBit技術最主要的優點。其次，第二代MirrorBit在性能方面也有了長足的進步。若在隨機操作模式下，第二代MirrorBit的數據讀取頻率可達到80MHz，連續讀取狀態下其峰值性能可高達150MBps，比硬盤快上許多。寫入速度則達到2.5MBps，雖然與讀取速度不成比例，但對NOR型閃存來說這已經是很優秀的指標。在可靠性方面，第二代MirrorBit也有很明顯的改善：它具有獨特的扇區保護功能，可以對包括重要操作系統代碼、關鍵應用軟件進行保護，避免因存儲邏輯受破壞造成系統或軟件無法啟動的現象。另外，第二代MirrorBit閃存將使用0.11微米工藝來取代現有的0.13微米工藝，可進一步降低制造成本。綜合上述特性，我們不難看出第二代MirrorBit的強大實力：翻倍的存儲密度、更快的速度、更低的芯片制造成本，堪稱NOR型閃存標准的終結者，而產業界對該項技術也是贊譽有加，市場前景看好。

　　目前，采用第二代MirrorBit技術NOR型閃存已經開始進入投產階段，下游廠商對此態度甚為積極，Spansion進一步擴大自己在該領域的優勢完全可預見。Spansion還計劃能在2005年中期將制造工藝昇級到更先進的90納米，達到進一步提昇產品容量和降低成本的目的，相信這些舉措將對NOR型閃存市場產生深遠的影響。更鼓舞人心的是，Spansion公司的亞微米開發中心目前已經開發出每個存儲單元內可保存4Bit的『QuadBit』技術，一舉將閃存的存儲密度提高到現有產品的四倍。而該技術也將作為第二代MirrorBit的接替者，Spansion希望能在2007年開始導入該技術並生產出8GB超大存儲容量的通用型閃存產品。