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NorFlash写速度分析

1. 写入机制:热电子注入

NOR Flash的写入操作(编程)是通过热电子注入(Hot Electron Injection)实现的。具体过程如下:

在漏极和源极之间施加高电压,使电子从源极流向漏极。

这些电子在高能状态下被加速,并在控制栅极的电场作用下,穿透绝缘层进入浮置栅极。

这种物理过程需要较高的电压和能量,导致写入速度较慢。

相比之下,NAND Flash采用Fowler-Nordheim隧道效应(F-N隧道效应)进行写入,电子通过隧道效应穿过绝缘层,效率更高,因此写入速度更快。

2. 擦除操作的限制

NOR Flash的擦除操作是基于F-N隧道效应,通过将浮置栅极上的电子释放来完成。擦除操作通常以扇区为单位进行,每个扇区的大小通常为64KB或128KB。由于擦除操作需要在整个扇区内进行,且涉及大量的电子隧穿过程,因此耗时较长。例如,按4KB单元擦除需要约50ms,而按64KB单元擦除需要约1.2秒。

3. 存储单元结构

NOR Flash的存储单元是并联结构,每个存储单元可以独立寻址,这使得读取操作非常快速。然而,这种结构导致金属导线占用较大面积,存储密度较低,写入操作也更加复杂。

相比之下,NAND Flash的存储单元是串联结构,操作以页面(Page)为单位进行,存储密度更高,写入和擦除速度也更快。

4. 写入操作的复杂性

NOR Flash的写入操作需要先将数据加载到内部缓冲区,然后逐页写入。每次写入一个页面(通常为256字节)需要约0.6ms。此外,写入操作还受到以下限制:

写入前必须擦除:NOR Flash在写入前需要先擦除整个扇区,这增加了写入的总耗时。

写入速度受限于存储单元的物理特性:由于热电子注入的效率较低,写入速度远低于读取速度。

5. 擦除和写入的低效性

NOR Flash的擦除和写入操作都依赖于存储单元的物理特性,这些操作需要较高的电压和较长的时间来完成。例如:

擦除一个64KB的扇区需要约1.2秒。

写入一个256字节的页面需要约0.6ms。

NOR Flash写入速度由于其采用的热电子注入机制、擦除操作的低效性以及存储单元的并联结构。就会导致整体写入速度较慢。