NOR继续挑战NAND闪存在手机中的地位_存储备份

随着NOR和NAND型闪存之间的竞争越来越激烈，业界在这两者未来将共存还是竞争这一话题上的争论也愈演愈烈。SemicondUCtor Insights公司最近对NEC 的FOMA N900iL手机进行的拆解分析再次将该问题抬上了桌面。在今后的几年间，随着手机从2G向3G＋发展，追求小巧优雅的手机将需要NOR闪存支持，而追求大存储容量的手机则将需要NAND闪存的支持。拥有丰富功能的900iL型手机就集成了这两种类型的闪存，它能够同时支持VoIP和FOMA网络，并提供动态视频和静态图像成像功能。 NOR继续挑战NAND闪存在手机中的地位

FOMA N900iL手机目前NOR和NAND闪存处于混合应用局面。大多数日本的高端手机在设计中同时采用NOR和NAND型闪存，而北美手机则历来倾向于基于NOR型闪存的设计。这种共存形式会否变成主流，或各自的领导性厂商继续为赢得设计中标而相互争斗？目前英特尔和Spansion支持NOR型闪存，而三星和东芝则两种技术都支持。英特尔始终致力于其NOR计划，并相信NOR闪存对大批量生产的中档手机市场来说是甜点(sweet spot)密度的最佳解决方案。另一方面，东芝认为NAND闪存将成为中档和高端手机的主流解决方案，因为手机上的相机、音乐、视频和其它功能正在不断推高对存储容量的要求。无论是低端手机、高端手机、还是视频/智能手机，其硬件架构大都对各种各样的存储器吞吐量要求十分敏感。在这种情形下，所需的存储器吞吐量决定了应如何组合闪存(NOR和NAND)和RAM来满足手机日增的复杂性。随着高端应用、视频和普通智能电话等功能被集成到2.5G和3G手机中，存储器的吞吐量也从低于50 MBps攀升到150 MBps以上。而且，多媒体应用也在不断推高对闪存的密度要求。这将如何影响NOR和NAND型闪存在手机中的应用前景呢？为了更加清楚地了解两者的区别，让我们来看看当前正在实现的手机架构和运营商业务模式，以便更好地理解各种需求和局限。虽然NOR＋NAND＋RAM的组合能够充分利用NOR和NAND两者的优势，并正在高端手机领域获得认可，但是手机存储子系统的两种主要架构仍是NOR＋RAM和NAND＋RAM。基于NOR的手机使用了“本地执行(XIP)”的技术，而基于NAND的手机则使用了“代码映射(code shadowing)”技术。每一种方法都使用了RAM作为工作存储区，RAM的类型有SRAM、PSRAM和DRAM。XIP的本质正如其名所示，是指与所需的SRAM缓冲存储器一起，在本地执行代码。代码映射架构涉及在NAND和移动SDRAM之间进行大量的代码复制。XIP是一种已经验证的架构，可以直接由NOR快速执行代码而无需RAM开销；但代码映射使用的却是一种新型的架构(软硬件均是)，由DRAM快速执行代码，但是这样会导致由RAM开销和分页速度减慢带来的性能问题。与XIP相比，代码映射的功耗也是一个问题，XIP在运行期间所消耗的功耗远远小于代码映射。局限和优势总体而言，NAND闪存自身具有诸多局限。例如，系统无法从NAND直接启动。在稳定性方面，NAND存在位翻转(bit-flipping)、坏块(bad blocks)和寿命有限等隐患。而且，它使用一种非标准接口并且需要进行软件治理，而这些都提高了系统的成本。虽然有一些架构方面的方法可以帮助解决上述问题，但却还需要其它一些技术实现折衷来解决上述隐患。过去，NAND闪存在手机中的使用由于缺乏支持其工作的控制器而受到限制。但是现在，许多量产基带芯片组的供给商都支持NAND，而其它的供给商也已或快或慢地加入这个阵营。基带芯片组内的NAND控制器处理错误校正并对损耗水平(wear leveling)进行软件治理，它带有少量的片上存储器，能够实现基于NAND手机的引导启动。在调制解调器(modem)方面，NAND不能执行随机存取，它需要额外的DRAM来执行modem指令代码。而这样很轻易增加NAND进行读取操作的功耗，而且还会延长引导时间。但是另一方面，NOR的写入和擦除功耗比NAND高。NAND使用的典型纠错功能类似于在硬盘中的操作，这种纠错能力被包括在许多第三方NAND控制器中。 NAND的支持者认为，手持设备中不断增加的功能集将促使设计师们使用NAND。游戏、通用功能、多媒体、庞大的数据中心需求，以及对大容量移动存储介质的需求，都使得NAND领先于NOR。NAND在手机应用中的一个主要优势就是它的写入速度，而且它擦除模块和写入新模块所需的时间都极短。 NOR存储器最为严重的缺点之一是其密度不高。虽然速度和代码执行性能为其加分不少，但与NAND相比，其相对较低的密度却是其发展的障碍。NOR为低端到中档手机提供各种密度范围，从低端到“甜点”(128到256 Mb)，最高可达512Mb。NOR也能堆叠起来提供千兆级的密度，但眼下OEM使用的最高密度是512Mb。
选择合适的存储密度 NOR闪存定位在目前手机理想的存储密度甜点上。在量产销售的中低档手机中，多数手机的存储器密度要求在32和256Mb之间，目前的NOR元件能够满足这些需求。虽然高端手机的密度要求高达512Mb到1Gb，但这些设备还没有达到大批量销售的水平，因此也没有使得该范围的存储密度成为必需。此外，高存储容量手机的业务模式在那些手机被运营商与移动服务捆绑的地区还没有得到验证。一名闪存供给商认为，随着高端手机销售量的逐渐增大，NOR闪存将与前沿密度保持步调一致。而随着工艺节点将于2006年从130纳米转为65纳米，NOR闪存的密度增大将成为可能，从而其密度方面的竞争能力也将继续保持。而另一方面, NAND已经对手机市场发起了猛烈攻击，另一名供给商强调。在2004年，手机市场中大约15%的MCP集成了NAND。这些增加的大部分NAND用于数据存储，同时保留NOR用于代码执行(RAM用作工作存储器)，如NEC手机(见图)。 NOR和NAND共存手机制造商既可以选择一款自己偏爱方案和能够实现该解决方案的相应闪存，也可以选择让两种闪存共同工作以充分发挥两者的补充优势。NOR闪存快速的读取速度和XIP架构使得它理所当然地被用来存储和运行代码，而高密度和较快的编程及擦写速度则是采用NAND器件存储图像和内容的主要原因。肯定存在着这么一个点，其时通信支持所需要的代码变得过于庞大以致于NOR闪存无法支持。当总的每比特成本和额外开销成本优势转向NAND时，从NOR到NAND的转变就可能会发生。另一种前景是，在未来数年内，NOR的密度能够随着手机的发展而相应增长，从而完全消除对NAND的需求。目前，NAND的读取速度仍落后于NOR，而NOR在密度方面也与NAND相差甚远。除非一种技术能够使二者取长补短，否则这种状况将延续下去，正如在NEC FOMA N900iL手机中一样，NAND和NOR能够、也将共存。