快闪记忆体是一种非易失性（ Non-Volatile ）记忆体，在没有电流供应的条件下也能够长久地保持数据，其存储特性相当于硬碟，这项特性正是快闪记忆体得以成为各类便携型数字设备的存储介质的基础。

NAND 快闪记忆体的存储单元则採用串列结构，存储单元的读写是以页和块为单位来进行（一页包含若干位元组，若干页则组成储存块， NAND 的存储块大小为 8 到 32KB ），这种结构最大的优点在于容量可以做得很大，超过 512MB 容量的 NAND 产品相当普遍， NAND 快闪记忆体的成本较低，有利于大规模普及。

NAND 快闪记忆体的缺点在于读速度较慢，它的 I/O 连线埠只有 8 个，比 NOR 要少多了。这区区 8 个 I/O 连线埠只能以信号轮流传送的方式完成数据的传送，速度要比 NOR 快闪记忆体的并行传输模式慢得多。再加上 NAND 快闪记忆体的逻辑为电子盘模组结构，内部不存在专门的存储控制器，一旦出现数据坏块将无法修，可靠性较 NOR 快闪记忆体要差。

NAND 快闪记忆体被广泛用于移动存储、数位相机、 MP3 播放器、掌上电脑等新兴数字设备中。由于受到数码设备强劲发展的带动， NAND 快闪记忆体一直呈现指数级的超高速增长.

NOR和NAND是市场上两种主要的非易失快闪记忆体技术。Intel于1988年首先开发出NOR flash技术,彻底改变了原先由EPROM和EEPROM一统天下的局面。紧接着,1989年,东芝公司发表了NAND flash结构,强调降低每比特的成本,更高的性能,并且象磁碟一样可以通过接口轻鬆升级。但是经过了十多年之后,仍然有相当多的硬体工程师分不清NOR和NAND快闪记忆体。

相“flash存储器”经常可以与相“NOR存储器”互换使用。许多业内人士也搞不清楚NAND快闪记忆体技术相对于NOR技术的优越之处,因为大多数情况下快闪记忆体只是用来存储少量的代码,这时NOR快闪记忆体更适合一些。而NAND则是高数据存储密度的理想解决方案。

NOR的特点是晶片内执行(XIP, eXecute In Place),这样应用程式可以直接在flash快闪记忆体内运行,不必再把代码读到系统RAM中。NOR的传输效率很高,在1～4MB的小容量时具有很高的成本效益,但是很低的写入和擦除速度大大影响了它的性能。

NAND结构能提供极高的单元密度,可以达到高存储密度,并且写入和擦除的速度也很快。套用NAND的困难在于flash的管理和需要特殊的系统接口。

flash快闪记忆体是非易失存储器,可以对称为块的存储器单元块进行擦写和再编程。任何flash器件的写入操作只能在空或已擦除的单元内进行,所以大多数情况下,在进行写入操作之前必须先执行擦除。NAND器件执行擦除操作是十分简单的,而NOR则要求在进行擦除前先要将目标块内所有的位都写为0。

由于擦除NOR器件时是以64～128KB的块进行的,执行一个写入/擦除操作的时间为5ms,与此相反,擦除NAND器件是以8～32KB的块进行的,执行相同的操作最多只需要4ms。

执行擦除时块尺寸的不同进一步拉大了NOR和NADN之间的性能差距,统计表明,对于给定的一套写入操作(尤其是更新小档案时),更多的擦除操作必须在基于NOR的单元中进行。这样,当选择存储解决方案时,设计师必须权衡以下的各项因素。

● NOR的读速度比NAND稍快一些。

● NAND的写入速度比NOR快很多。

● NAND的4ms擦除速度远比NOR的5ms快。

● 大多数写入操作需要先进行擦除操作。

● NAND的擦除单元更小,相应的擦除电路更少。

NOR flash带有SRAM接口,有足够的地址引脚来定址,可以很容易地存取其内部的每一个位元组。

NAND器件使用複杂的I/O口来串列地存取数据,各个产品或厂商的方法可能各不相同。8个引脚用来传送控制、地址和数据信息。

NAND读和写操作採用512位元组的块,这一点有点像硬碟管理此类操作,很自然地,基于NAND的存储器就可以取代硬碟或其他块设备。

NAND flash的单元尺寸几乎是NOR器件的一半,由于生产过程更为简单,NAND结构可以在给定的模具尺寸内提供更高的容量,也就相应地降低了价格。

NOR flash占据了容量为1～16MB快闪记忆体市场的大部分,而NAND flash只是用在8MB～128GB的产品当中,这也说明NOR主要套用在代码存储介质中,NAND适合于数据存储,NAND在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和MMC存储卡市场上所占份额最大。

採用flash介质时一个需要重点考虑的问题是可靠性。对于需要扩展MTBF的系统来说,Flash是非常合适的存储方案。可以从寿命(耐用性)、位交换和坏块处理三个方面来比较NOR和NAND的可靠性。

在NAND快闪记忆体中每个块的最大擦写次数是一百万次,而NOR的擦写次数是十万次。NAND存储器除了具有10比1的块擦除周期优势,典型的NAND块尺寸要比NOR器件小8倍,每个NAND存储器块在给定的时间内的删除次数要少一些。

所有flash器件都受位交换现象的困扰。在某些情况下(很少见,NAND发生的次数要比NOR多),一个比特位会发生反转或被报告反转了。

比特位反转

一位的变化可能不很明显,但是如果发生在一个关键档案上,这个小小的故障可能导致系统停机。如果只是报告有问题,多读几次就可能解决了。

当然,如果这个位真的改变了,就必须採用错误探测/错误更正(EDC/ECC)算法。位反转的问题更多见于NAND快闪记忆体,NAND的供应商建议使用NAND快闪记忆体的时候,同时使用EDC/ECC算法。

这个问题对于用NAND存储多媒体信息时倒不是致命的。当然,如果用本地存储设备来存储作业系统、配置档案或其他敏感信息时,必须使用EDC/ECC系统以确保可靠性。

NAND器件中的坏块是随机分布的。以前也曾有过消除坏块的努力,但发现成品率太低,代价太高,根本不划算。

NAND器件需要对介质进行初始化扫描以发现坏块,并将坏块标记为不可用。在已製成的器件中,如果通过可靠的方法不能进行这项处理,将导致高故障率。

可以非常直接地使用基于NOR的快闪记忆体,可以像其他存储器那样连线,并可以在上面直接运行代码。

由于需要I/O接口,NAND要複杂得多。各种NAND器件的存取方法因厂家而异。

在使用NAND器件时,必须先写入驱动程式,才能继续执行其他操作。向NAND器件写入信息需要相当的技巧,因为设计师绝不能向坏块写入,这就意味着在NAND器件上自始至终都必须进行虚拟映射。

当讨论软体支持的时候,应该区别基本的读/写/擦操作和高一级的用于磁碟仿真和快闪记忆体管理算法的软体,包括性能最佳化。

在NOR器件上运行代码不需要任何的软体支持,在NAND器件上进行同样操作时,通常需要驱动程式,也就是记忆体技术驱动程式(MTD),NAND和NOR器件在进行写入和擦除操作时都需要MTD。

使用NOR器件时所需要的MTD要相对少一些,许多厂商都提供用于NOR器件的更高级软体,这其中包括M-System的TrueFFS驱动,该驱动被Wind River System、Microsoft、QNX Software System、Symbian和Intel等厂商所採用。

1957年，受僱于索尼公司的江崎玲于奈（Leo Esaki，1925～）在改良高频电晶体2T7的过程中发现，当增加PN结两端的电压时电流反而减少，江崎玲于奈将这种反常的负电阻现象解释为隧道效应。此后，江崎利用这一效应製成了隧道二极体（也称江崎二极体）。

1960年，美裔挪威籍科学家加埃沃（Ivan Giaever，1929～）通过实验证明了在超导体隧道结中存在单电子隧道效应。在此之前的1956年出现的“库珀对”及BCS理论被公认为是对超导现象的完美解释，单电子隧道效应无疑是对超导理论的一个重要补充。

1962年，年仅22岁的英国剑桥大学实验物理学研究生约瑟夫森（Brian David Josephson，1940～）预言，当两个超导体之间设定一个绝缘薄层构成SIS（Superconductor-Insulator-Superconductor）时，电子可以穿过绝缘体从一个超导体到达另一个超导体。约瑟夫森的这一预言不久就为P.W.安德森和J.M.罗厄耳的实验观测所证实——电子对通过两块超导金属间的薄绝缘层（厚度约为10埃）时发生了隧道效应，于是称之为“约瑟夫森效应”。 巨观量子隧道效应确立了微电子器件进一步微型化的极限，当微电子器件进一步微型化时必须要考虑上述的量子效应。例如，在製造半导体积体电路时，当电路的尺寸接近电子波长时，电子就通过隧道效应而穿透绝缘层，使器件无法正常工作。因此，巨观量子隧道效应已成为微电子学、光电子学中的重要理论。

快闪记忆体

快闪记忆体的存储单元为三端器件，与场效应管有相同的名称：源极、漏极和栅极。栅极与硅衬底之间有二氧化硅绝缘层，用来保护浮置栅极中的电荷不会泄漏。採用这种结构，使得存储单元具有了电荷保持能力，就像是装进瓶子里的水，当你倒入水后，水位就一直保持在那里，直到你再次倒入或倒出，所以快闪记忆体具有记忆能力。

与场效应管一样，快闪记忆体也是一种电压控制型器件。NAND型快闪记忆体的擦和写均是基于隧道效应，电流穿过浮置栅极与硅基层之间的绝缘层，对浮置栅极进行充电（写数据）或放电（擦除数据）。而NOR型快闪记忆体擦除数据仍是基于隧道效应（电流从浮置栅极到硅基层），但在写入数据时则是採用热电子注入方式（电流从浮置栅极到源极）。

场效应管工作原理场效应电晶体（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管。一般的电晶体是由两种极性的载流子,即多数载流子和反极性的少数载流子参与导电,因此称为双极型电晶体,而FET仅是由多数载流子参与导电,它与双极型相反,也称为单极型电晶体。它属于电压控制型半导体器件，具有输入电阻高（108～109Ω）、噪声小、功耗低、动态範围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点，现已成为双极型电晶体和功率电晶体的强大竞争者。