NAND和NOR闪存：哪个更适合您的需求？

Source: Kurt Marko, Choose between NAND vs. NOR flash memory, 11 Apr 2023

无论是购买PC的消费者，还是检查新服务器的SSD规格的IT管理员，当大多数人想到闪存时，一般指的是NAND闪存。

NAND闪存已成为固态存储器的代名词，因为它的块寻址结构和高密度使其成为磁盘的完美替代品。但NOR闪存是另一种类型的闪存，它具有不同的设计拓扑结构，更适合某些应用。

在比较NAND与NOR闪存在不同应用中的相对优势和适用性之前，重要的是要检查结构差异。

NAND闪存产品——当今最先进的第八代V-NAND存储芯片拥有1Tb的存储容量——说明了为什么NAND内存是每个嵌入式和独立SSD的基础组件。MLC技术和3D制造工艺的结合，将NAND存储单元垂直蚀刻到硅衬底上，使存储器密度和NAND芯片容量呈几何级数增长。

相比之下，最新的NOR闪存芯片通常可以存储高达2Gb的存储空间，可用于非常快速的访问和高耐用性，非常适合嵌入式或以产品为中心的场景。

NAND与NOR电路基础知识

虽然NAND闪存是迄今为止两种非易失性存储器技术中最受欢迎的，但NAND和NOR都是由同一位东芝工程师在1980年代中期发明的。要了解这两个品种的区别和命名，需要简要回顾逻辑门的基础知识。

NAND和NOR分别指逻辑AND和OR的倒数的布尔逻辑函数。如下所示，NAND和NOR都会生成一个输出以响应两个二进制输入。

NAND和NOR逻辑门只是为它们各自的布尔函数实现上面的真值表。

NAND门在概念上实现为AND门——当两个输入均为1时，输出为1——后跟一个NOT门，这是一个逻辑反转。同样，NOR门在概念上是一个OR门——当任一输入为1时，输出为1——后跟NOT门，这是一个逻辑反转。

布尔逻辑的背景对于理解NAND和NOR闪存至关重要，因为闪存单元连接到行和列数组的方式。在NAND闪存中，组中的所有单元（通常是一个字节的倍数，具体取决于芯片的大小）共享一条位线，并且串联在一起，每个单元连接到单独的字行。同一字行连接内存块中的多个字节，通常为4KB到16KB。因此，只有当所有字行都为高电平时，位线才会变为低电平或零状态，或者一种状态，从而有效地将存储器组转换为多输入NAND门。

相比之下，NOR闪存以这样一种方式并行组织位线，即当位和字线都处于低电平或零状态时，存储单元仅保持高电平或一种状态。

NAND单元的串联组织使它们能够通过基板上的导电或掺杂层连接，而无需外部接触。这大大减少了其横截面积。

NAND闪存单元的串联连接意味着它们不需要通过NOR拓扑所需的单元之间的外部接触——通过金属层。能够使用掺杂沉积物连接硅衬底上的电池意味着NAND闪存的密度通常比NOR高两个数量级或100倍。此外，组中单元的串联连接使它们能够垂直堆叠在3D阵列中，位线类似于垂直管道。

相比之下，由于NOR闪存单元可以单独寻址，因此对于随机访问应用而言，它们的速度更快。然而，NOR技术的密度大大降低，限制了NOR存储设备可以提供的绝对容量。

NOR和NAND产品类别

这两种闪存具有同样显著的功能和性能差异，这些差异会影响每种闪存最适合的应用程序类型。除了容量之外，NAND和NOR闪存还具有不同的操作，性能和成本特征。

每个闪存类别中还有几种产品类型，在I/O接口、写入耐久性、可靠性和嵌入式控制功能方面存在差异。

NAND闪存的产品类型

NAND闪存将每个单元的位存储为SLC，这意味着单级或每个单元一位；MLC，表示每个单元的多级或两位；TLC，表示每个单元的三级或三位；四电平，或每单元四位；或3D NAND，即V-NAND，其中单元层堆叠在一起。要确定哪种类型的NAND最适合工作负载，请考虑数据密度和可靠性之间的权衡。例如，具有较高存储密度（每个单元的位数较高）的NAND设备通常表现出较低的数据耐用性和坚固性。

NAND设备只是没有任何外围存储器控制器电路的存储器芯片，使闪存可用于SSD，USB记忆棒或其他存储设备。相比之下，托管NAND产品嵌入了一个内存控制器来处理必要的功能，例如磨损均衡，坏块管理（即停用非功能性内存块的使用）和数据冗余。

NOR闪存的产品类型

串行NOR器件仅暴露几个I/O信号（通常为1到8个）来减少封装引脚数。这些非常适合需要快速和连续读取的应用程序，例如影子程序代码和粒度数据集。NOR闪存通常用于专用或专用设备，例如瘦客户端，机顶盒，打印机和驱动器控制器。

并行NOR产品公开多个字节，通常使用内存页而不是单个字节进行操作。它们更适合计算机启动代码和其他大容量应用，包括数码单反相机、存储卡和手机。

NAND与NOR的判决：每种闪存类型都是必不可少的

NAND是闪存的主力，广泛用于嵌入式系统和SSD等大容量存储设备中的大容量数据存储。但NOR闪存在存储可执行启动代码和需要频繁随机读取小数据集的应用程序方面起着至关重要的作用。这两种类型的闪存将继续在计算机、网络和存储系统的设计中不可或缺。