闪速存储器及其应用

Author: 江西樊建忠 Date: 1996-08-02

        目前的闪速存储器多为1MB和4MB容量，而8MB和16MB还是小批量生产，Intel和AMD是两家最大的生产厂家，1994年，这两家的市场占有率分别为50.9%和23.8%，几乎占去了全球市场的3/4。闪速存储器随着内部晶体管组织的不同和擦除及写入方法的不同，存在着五种体系结构，即NOR、NAND、AND、DINOR和Triple-Poly。NOR随机存储体系结构能使芯片体积更小，性能更佳，是Intel和AMD主要采用的形式结构。NAND结构的拥护者称它在高密度闪速存储器中速度最快，制造更容易。而AND的支持得强调这种结构对闪速存储器单元来说有提高密度的潜力等等。究竟哪种结构最好，目前还没有定论。当然，具体的生产厂家在选定某种结构设计某种具体产品时，主要还是把注意力集中在结构外围的接口电路上，以增加少量逻辑电路或加Cache的方法来提高闪速存储器的存取速度。目前，闪速存储器比DRAM速度要慢，一般NOR结构的闪速存储器存取时间为65～170ns，而现在486机上普遍采用的DRAM存取周期为70ns或更快。在芯片内部采用SRAM作为缓冲器的方法，可以使闪速存储器的速度大为提高，如Intel公司设计的一种闪速存储器采用内部SRAM作缓冲，存取速度突破了30ns的记录。除了提高速度以外，增加单位密度的存储容量是开发闪速存储器的另一个关键。目前，各厂商正把力量集中到32MB闪速存储器的生产上。
        闪速存储器具有许多优异的固态电子学特性，使得它涉足越来越多的领域，如笔记本电脑上，用来取代硬盘。和硬盘相比，闪速存储器卡的存取速度要高100～1000倍。它没有机械部件，因此更能抵抗剧烈的碰撞；而且它体积很小，功耗很低，平均无故障时间可达几百万小时。在不加电的情况下，闪速存储器的信息可保持长达10年的时间。目前，唯一制约闪速存储器取代硬盘的就是它的制造成本，闪速存储器平均每兆存储容量的造价要比硬盘高十几倍，而且由于制作工艺的限制，使得闪速存储器的容量增长缓慢。如果这一缺点能够克服的话，闪速存储器取代硬盘将是指日可待的事。
        闪速存储器在存取速度上和普通的DRAM和SRAM差不多，但是DRAM和SRAM在断电后信息马上会丢失，而闪速存储器只要不加一个强电压擦除，信息就可一直保存下去。这一特点使得它可用来替代只读存储器ROM。ROM用来存放需长期保存的重要的系统信息，如PC中的基本输出输入系统(BIOS)。和可擦除芯片EPROM相比，闪速存储器信息改写快，只要加电，它在瞬间即可改写信息，而EPROM则需长时间用紫外线照射才可擦除原有信息。而且闪速存储器价格也相对便宜。因此，越来越多的PC机和其它的智能电子产品采用闪速存储器存放信息。PC机采用闪速存储器存放BIOS非常有利于BIOS的升级，只要用软盘即可对BIOS升级或修改。有的主板设计者采用闪速存储器作半导体固态盘以作特殊用途，如用来存放DOS操作系统引导文件。而象防病毒卡这样的需要不断升级的产品，也采用闪速存储器存放查杀病毒程序及数据，以便于用软件方法随时升级。另外在网络桥接器/路由器中也正在普遍采用闪速存储器BIOS。在其他智能化的电子产品中，如蜂窝电话，应答机器，数字式照相机等，也都采用闪速存储器存放需长期保存又可方便改写的信息。
        由于闪速存储器发展前景广阔，一些主要的半导体厂商均加入了闪速存储器的竞争行列，如富士通、日立、东芝、三星、夏普等等。富士通和AMD公司已准备联合投资生产闪速存储器，以追赶Intel公司的市场占有率。据统计，闪速存储器市场规模为95年13.3亿美元，96年20.8亿美元，97年为29.8亿美元，到2000年可望达到62亿美元。