什麼是快閃記憶體

快閃記憶體（Flash Memory）是一種長壽命的非易失性（在斷電情況下仍能保持所儲存的資料資訊）的儲存器，資料刪除不是以單個的位元組為單位而是以固定的區塊為單位（注意：NOR Flash 為位元組儲存。），區塊大小一般為256KB到20MB。快閃記憶體是電子可擦除只讀儲存器（EEPROM）的變種，快閃記憶體與EEPROM不同的是，EEPROM能在位元組水平上進行刪除和重寫而不是整個晶片擦寫，而快閃記憶體的大部分晶片需要塊擦除。由於其斷電時仍能儲存資料，快閃記憶體通常被用來儲存設定資訊，如在電腦的BIOS（基本程式）、PDA（個人數字助理）、數碼相機中儲存資料等。

NOR型與NAND型快閃記憶體的區別很大，打個比方說，NOR型快閃記憶體更像記憶體，有獨立的地址線和資料線，但價格比較貴，容量比較小；而NAND型更像硬碟，地址線和資料線是共用的I/O線，類似硬碟的所有資訊都透過一條硬碟線傳送一般，而且NAND型與NOR型快閃記憶體相比，成本要低一些，而容量大得多。因此，NOR型快閃記憶體比較適合頻繁隨機讀寫的場合，通常用於儲存程式程式碼並直接在快閃記憶體內執行，手機就是使用NOR型快閃記憶體的大戶，所以手機的“記憶體”容量通常不大；NAND型快閃記憶體主要用來儲存資料，我們常用的快閃記憶體產品，如快閃記憶體盤、數碼儲存卡都是用NAND型快閃記憶體。這裡我們還需要端正一個概念，那就是快閃記憶體的速度其實很有限，它本身操作速度、頻率就比記憶體低得多，而且NAND型快閃記憶體類似硬碟的操作方式效率也比記憶體的直接訪問方式慢得多。因此，不要以為快閃記憶體盤的效能瓶頸是在介面，甚至想當然地認為快閃記憶體盤採用USB2.0介面之後會獲得巨大的效能提升。

前面提到NAND型快閃記憶體的操作方式效率低，這和它的架構設計和介面設計有關，它操作起來確實挺像硬碟（其實NAND型快閃記憶體在設計之初確實考慮了與硬碟的相容性），它的效能特點也很像硬碟：小資料塊操作速度很慢，而大資料塊速度就很快，這種差異遠比其他儲存介質大的多。這種效能特點非常值得我們留意。

快閃記憶體存取比較快速，無噪音，散熱小。使用者空間容量需求量小的，打算購置的話可以不考慮太多，同樣儲存空間買快閃記憶體。如果需要容量空間大的（如500G），就買硬碟，較為便宜，也可以滿足使用者應用的需求。

在1984年，東芝公司的發明人Fujio Masuoka 首先提出了快速快閃記憶體儲存器（此處簡稱快閃記憶體）的概念。與傳統電腦記憶體不同，快閃記憶體的特點是非易失性（也就是所儲存的資料在主機掉電後不會丟失），其記錄速度也非常快。Intel是世界上第一個生產快閃記憶體並將其投放市場的公司。1988年，公司推出了一款256K bit快閃記憶體晶片。它如同鞋盒一樣大小，並被內嵌於一個錄音機裡。後來，Intel發明的這類快閃記憶體被統稱為NOR快閃記憶體。它結合EPROM（可擦除可程式設計只讀儲存器）和EEPROM（電可擦除可程式設計只讀儲存器）兩項技術，並擁有一個SRAM介面。

第二種快閃記憶體稱為NAND快閃記憶體。它由日立公司於1989年研製，並被認為是NOR快閃記憶體的理想替代者。NAND快閃記憶體的寫週期比NOR快閃記憶體短十倍，它的儲存與刪除處理的速度也相對較快。NAND的儲存單元只有NOR的一半，在更小的儲存空間中NAND獲得了更好的效能。鑑於NAND出色的表現，它常常被應用於諸如CompactFlash、SmartMedia、 SD、 MMC、 xD、and PC cards、USB sticks等儲存卡上。快閃記憶體的市場現狀目前的快閃記憶體市場仍屬於群雄爭霸的末成熟時期。三星、日立、Spansion和Intel是這個市場的四大生產商。由於戰略上的一些錯誤，Intel在去年第一次讓出了它的榜首座椅，下落至三星、日立和Spansion之後。從今年第二季度起，Intel成功得走出低谷，利潤收益明顯上升。 AMD快閃記憶體業務部門Spansion同時生產NAND和NOR快閃記憶體。它上半年的NOR快閃記憶體產量幾乎與Intel持平，成為NOR快閃記憶體的最大製造商。該公司在上半年贏利為13億美元，幾乎是它整個公司利潤額（25億美元）的一半以上。總體言，Intel和AMD在上半年成績喜人，但三星和日立卻遭受挫折。據市場調研公司iSuppli所做的估計，今年全球的快閃記憶體收益將達到166億美元，比2003年（116.4億美元）上漲46%.訊息者對數碼相機、USB sticks和壓縮式MP3播放器記憶體的需求將極大推動快閃記憶體的銷售。據預測，2005年快閃記憶體的銷售額將達到175億美元。不過，iSuppli估計2005年至2008年快閃記憶體的利潤增漲將有所回落，最高將達224億美元。

新的替代品是否可能？與許多壽命短小的資訊科技相比，快閃記憶體以其16年的發展歷程，充分顯示了其“老前輩”的作風。九十年代初，快閃記憶體才初入市場；至2000年，利益額已突破十億美元。英飛凌科技快閃記憶體部門主任，彼得曾說：“就快閃記憶體的生命週期而言，我們仍處於一個上升的階段。”英飛凌相信，快閃記憶體的銷售仍具有上升空間，並在醞釀加入對該市場的投入。英飛凌在今年初宣佈，其位德累斯頓的200毫米DRAM工廠已經開始生產512Mb NAND相容快閃記憶體晶片。到2004年底，英飛凌公司計劃採用170納米制造工藝，每月製造超過10，000片晶圓。而2007年，該公司更希望在NAND市場成為前三甲。此外，Intel技術與製造集團副總載Stefan Lai認為，在2008年之前，快閃記憶體將不可替代。2006年，Intel將首先採用65奈米技術；到2008年，目前正在研發的新一代45奈米技術將有望投放市場。Stefan Lai覺得，前的預測仍然比較淺顯，或許32奈米、22奈米技術完全有可能實現。但Stefan Lai也承認，2008年至2010年，新的技術可能會取而代之。

儘管對快閃記憶體替代品的討論越來越激勵，快閃記憶體仍然受到市場的重視。未來的替代品不僅必須是類似快閃記憶體一樣的非易失性儲存器，而且在速度和寫週期上略勝一籌。此外，生產成本也應該相對低廉。由於現在製造技術還不成熟，新的替代品不會對快閃記憶體構成絕對的威脅。下面就讓我們來認識一下幾種可能的替代產品：Nanocrystals（奈米晶體） 摩托羅拉的半導體部門Freescale正在研製一種增加快閃記憶體生命週期的產品。這種產品以矽奈米晶體（Silicon Nanocrystals）為介質，用矽原子柵格代替了半導體內部的固態層。奈米晶體不是一個全新的儲存技術。它只是對快閃記憶體的一種改進，使它更易擴充套件。它的生產成本可以比原來低大約10-15%，生產過程更加簡單。它的效能與可靠性都能夠與目前的快閃記憶體相媲美。

摩托羅拉花了十年時間研發這種技術，並打算大規模生產此類產品。去年六月，該公司已經成功地使用此技術推出了一款此類晶片。矽奈米晶體晶片預計會在2006年全面投放市場。

MRAM（Magnetic RAM磁荷隨機儲存器）

MRAM磁荷隨機儲存器是由英飛凌與Freescale兩家公司研發的一種利用磁荷來儲存資料的存介質。MRAM的寫次數很高，訪問速度也比快閃記憶體大大增強。根據計算，寫MRAM晶片上1bit的時間要比寫快閃記憶體的時間短一百萬倍。 兩家公司都認為，MRAM不僅將是快閃記憶體的理想替代品，也是DRAM與SRAM的強有力競爭者。今年六月，英飛凌已將自己的第一款產品投放市場。與此同時，Freescale也正在加緊研發，力爭在明年推出4M bit晶片。但是，一些評論者擔心MRAM是否能達到快閃記憶體儲存單元的尺寸。根據英飛凌的報告，目前快閃記憶體儲存單元的尺寸為0.1μm2，而16M bit MRAM晶片僅達到1.42 μm2.另外，MRAM的生產成本也是個不小的問題。

OUM（Ovonic Unified Memory Ovonyx標準化記憶體）

OUM是由Intel研發的，利用Ge、Sb與Te等化合物為材料製成的薄膜。OUM.OUM的寫、刪除和讀的功能與CD-RW與DVD-RW相似。但CD/DVD使用鐳射來加熱和改變稱為硫系化合物（chalcogenides）的材料；而OUM則透過電晶體控制電源，使其產生相變方式來儲存資料。

OUM的擦寫次數為10的12次方，100次資料訪問時間平均為200納秒。OUM的速度比快閃記憶體要快。儘管OUM比MRAM的資料訪問時間要慢，但是低廉的成本卻是OUM的致勝法寶。 與MRAM不同，OUM的發展仍處於初期。儘管已製成測試晶片，它們僅僅能用來確認概念而不是說明該技術的可行性。Intel在過去四年一直致力於OUM的研發，並正在努力擴大該市場。

固體硬碟

固體硬碟（Solid State Disk、IDE FLASH DISK、Serial ATA Flash Disk）是由控制單元和儲存單元（FLASH晶片）組成，簡單的說就是用固體電子儲存晶片陣列而製成的硬碟（目前最大容量為416GB），固體硬碟的介面規範和定義、功能及使用方法上與普通硬碟的完全相同，.在產品外形和尺寸上也完全與普通硬碟一致，包括3.5"，2.5"，1.8"多種型別。由於固體硬碟沒有普通硬碟的旋轉介質，因而抗震性極佳，同時工作溫度很寬，擴充套件溫度的電子硬碟可工作在-45℃～+85℃。廣泛應用於軍事、車載、工控、影片監控、網路監控、網路終端、電力、醫療、航空等、導航裝置等領域。

通俗點講：目前的硬碟（ATA 或 SATA）都是磁碟型的，資料就儲存在磁碟扇區裡。而固體硬碟是使用快閃記憶體顆粒（flash disk）（即目前記憶體、mp3、隨身碟等儲存介質）製作而成，因而其外觀和傳統硬碟有很大區別。固體硬碟是未來硬碟發展的趨勢。目前，三星等廠商已經發布過多款固體硬碟，其中宇瞻公司最新發布的新產品，使用單一控制晶片開發的高速SATA固體硬碟，其連續存取速度最高達200MB/sec，容量可達128GB，相較於目前市面上連續存取速度約50~60MB/sec的SATA介面的SSD，Apacer目前可是足足快了2~3倍！不過目前固體硬碟價格還高高在上，尚未普及到DIY市場。

1.基於快閃記憶體的SSD，採用FLASH晶片作為儲存介質，這也是我們通常所說的SSD。它的外觀可以被製作成多種模樣，例如：筆記本硬碟、微硬碟、儲存卡、優盤等樣式。這種SSD固體硬碟最大的優點就是可以移動，而且資料保護不受電源控制，能適應於各種環境，但是使用年限不高，適合於個人使用者使用。

2.基於DRAM的SSD：採用DRAM作為儲存介質，目前應用範圍較窄。它仿效傳統硬碟的設計、可被絕大部分作業系統的檔案系統工具進行卷設定和管理，並提供工業標準的PCI和FC介面用於連線主機或者伺服器。應用方式可分為SSD硬碟和SSD硬碟陣列兩種。它是一種高效能的儲存器，而且使用壽命很長，美中不足的是需要獨立電源來保護資料安全。 走入固體硬碟世界

固體硬碟是近來儲存業界的一大焦點，不過我們平常見到的要麼是封閉起來的一整塊硬碟，要麼就是一顆顆NAND快閃記憶體晶片，想不想看看固體硬碟內部長什麼模樣？專業固體硬碟廠商BitMicro Networks就在CES 2008上給了我們這麼一個機會：看起來很壯觀吧。這是BitMicro的一款專業級固體硬碟產品，採用SCSI介面，一塊PCB電路板上密集而又整齊地排列著32顆TSOP封裝的NAND快閃記憶體晶片——事實上由於架構上的支援，PCB電路板可以不止一塊，也就是把64顆晶片放在一起也不成問題。

可惜的是，我們只知道這些NAND快閃記憶體晶片來自東芝，卻不知道具體容量，所以也不瞭解整塊固體硬碟到底有多大。

不過BitMicro透露了一點兒價格方面的訊息，就是平均每GB要10美元左右，是主流機械硬碟的大概5倍。

SSD的儲存介質分為兩種，一種是採用FLASH晶片作為儲存介質，另外一種是採用DRAM作為儲存介質。使用FLASH晶片作為儲存介質的固體硬碟，可以被廣泛應用到筆記本硬碟、儲存卡、隨身碟等。另外一種就是採用DRAM作為儲存介質的SSD，目前應用範圍較窄。它仿效傳統硬碟的設計、可被絕大部分作業系統的檔案系統工具進行卷設定和管理，並提供工業標準的PCI和FC介面用於連線主機或者伺服器。採用FLASH晶片作為固體儲存器最大的優點就是可以移動，而且資料保護不受電源控制，能適應於各種環境，但是使用年限不高，適合於個人使用者使用。

SSD固體儲存器在以下幾點優點：

首先，資料存取速度快。根據相關測試：兩臺電腦在同樣配置的電腦下，搭載SSD固體儲存器的筆記本從開機到出現桌面一共只用了18秒，而搭載傳統硬碟的筆記本總共用了31秒，兩者幾乎有將近一半的差距。

其次，防震抗摔是SSD的一個特點之一，因為全部採用了快閃記憶體晶片，所以SSD固體儲存器內部不存在任何機械部件，這樣即使在高速移動甚至伴隨翻轉傾斜的情況下也不會影響到正常使用，而且在膝上型電腦發生意外掉落或與硬物碰撞時能夠將資料丟失的可能性降到最小。

第三，固體儲存器工作時靜音（固體儲存器因為沒有機械馬達和風扇，工作時噪音值為0分貝）、發熱量小、散熱快。第四，固體儲存器在重量方面更輕，與常規1.8英寸硬碟相比，重量輕20-30克，減少的重量有利於移動裝置的攜帶。

魚和熊掌不能兼得，固體儲存器不足之處在於資料的可恢復性，一旦在硬體上發生損壞，如果是傳統的磁碟或者磁帶儲存方式，透過資料恢復也許還能挽救一部分資料。但是如果是固體儲存，一但晶片發生損壞，要想在碎成幾瓣或者被電流擊穿的晶片中找回資料那幾乎就是不可能的。當然這種不足也是可以犧牲儲存空間來彌補的，主要用RAID 1來實現的備份，和傳統的儲存的備份原理相同。由於目前SSD的成本較高，採用這種方式備份還是價格不菲。

SanDisk 64GB固體硬碟

2007年一月，SanDisk公司釋出了自己的1.8寸32GB固體硬碟產品，3月又繼續釋出了2.5寸32GB型號。和許多廠商對於固體硬碟的紙面釋出政策不同，隨後在4月份，Dell就在Latitude D420和D620 ATG的筆記本配置選擇中增加了SanDisk UATA 5000系列1.8寸固體硬碟。 SanDisk繼續向前邁進，將兩款固體硬碟的容量翻倍，分別推出了1.8寸 UATA 5000和2.5寸 SATA 5000系列的64GB容量產品。兩款固體硬碟的平均讀取速度67MB/s，待機/執行功率僅0.4/1.0W。SanDisk的這兩款新品將於第三季度開始提供工程樣品，年底前投入量產。

Transcend SSD固體硬碟

著名的儲存產品製造商創見（Transcend）近日推出了幾款全新的SSD固體硬碟，這幾款SSD固體硬碟既有2.5英寸的標準規格設計，也有ExpressCard/34介面設計的，這樣主要是為了滿足不用使用者的需求。新款的創見SSD固體硬碟的設計非常不錯，採用了高韌性低重量的外部保護盒，而且容量達到了主流的32GB，當然超低的功耗也是它們的賣點之一。 既然是新款的SSD固體硬碟，那麼在效能上肯定是具有優勢的，創見新款SSD固體硬碟的資料讀取速度達到了30MB每秒，資料延遲響應時間也比普通SSD固體硬碟低得多，而且還加入了ECC記憶體糾錯技術，最大程度上保障了資料傳輸的安全性和穩定性。創見表示，這幾款SSD固體硬碟都提供了長達兩年的質量保證，而且更大的容量的64GB版本也會很快與我們見面。

隨著各大廠商的積極參與，SSD固體硬碟在2008年的普及速度將會有所加快，不過距離真正的全面普及仍然還有漫長的路要走，畢竟桌面級HDD硬碟目前的容量已經突破了1TB，而且價格也非常合理，SSD固體硬碟在很長一段時間內還只會出現在高階本本上，以及成為某些發燒級玩家手中的玩具。