常见的存储器及其应用

存储领域发展至今,已有很多不同种类的存储器产品。下面给大家介绍几款常见的存储器及其应用:
一、nand
nand flash存储器是flash存储器的一种,属于非易失性存储器,其内部采用非线性宏单元模式,为固态大容量内存的实现提供了廉价有效的解决方案。nand flash存储器具有容量较大,改写速度快等优点,适用于大量数据的存储,因而在业界得到了越来越广泛的应用,如闪存盘、固态硬盘、emmc、ufs等。
根据其不同的工艺技术,nand已经从最早的slc一路发展到如今的mlc、tlc、qlc和plc。
按速度价格对比排序:slc>mlc>tlc>qlc>plc
按容量大小对比排序:plc>qlc>tlc>mlc>slc
目前主流的应用解决方案为tlc和qlc。slc和mlc主要针对军工,企业级等应用,有着高速写入,低出错率,长耐久度特性。
除此,nand flash根据对应不同的空间结构来看,可分为2d结构和3d结构两大类:
下面是各大nand flash芯片生产厂商在3d nand flash产品的量产状况:
二、ddr、lpddr
ddr全称double data rate(双倍速率同步动态随机存储器),严格的来讲,ddr应该叫ddr sdram,它是一种易失性存储器。虽然jedec于2018年宣布正式发布ddr5标准,但实际上最终的规范到2020年才完成,其目标是将内存带宽在ddr4基础上翻倍,速率3200mt/s起,最高可达6400mt/s,电压则从1.2v降至1.1v,功耗减少30%。
lpddr是在ddr的基础上多了lp(low power)前缀,全称是low power double data rate sdram,简称“低功耗内存”,是ddr的一种,以低功耗和小体积著称。目前最新的标准lpddr5被称为5g时代的标配,但目前市场上的主流依然是lpddr3/4x。
ddr和lpddr的区别?
应用领域不同。ddr因其更高的数据速率、更低的能耗和更高的密度广泛应用于平板电脑、机顶盒、汽车电子、数字电视等各种智能产品中,尤其是在疫情期间,由于在家办公、网课和娱乐的增加,平板电脑、智能盒子的需求也逐步攀升,这对ddr3、ddr4的存储性能要求更高、更稳定。
而lpddr拥有比同代ddr内存更低的功耗和更小的体积,该类型芯片主要应用于移动式电子产品等低功耗设备上。
lpddr和ddr之间的关系非常密切,简单来说,lpddr就是在ddr的基础上面演化而来的,lpddr2是在ddr2的基础上演化而来的,lpddr3则是在ddr3的基础上面演化而来的,以此类推。但是从第四代开始,两者之间有了差别或者说走上了不同的发展,主要因为ddr内存是通过提高核心频率从而提升性能,而lpddr则是通过提高prefetch预读取位数而提高使用体验。同时在商用方面,lpddr4首次先于ddr4登陆消费者市场。
三、emmc、ufs
emmc ( embedded multi media card) 采用统一的mmc标准接口, 把高密度nand flash以及mmc controller封装在一颗bga芯片中。针对flash的特性,产品内部已经包含了flash管理技术,包括错误探测和纠正,flash平均擦写,坏块管理,掉电保护等技术。用户无需担心产品内部flash晶圆制程和工艺的变化。同时emmc单颗芯片为主板内部节省更多的空间。
简单地说,emmc=nand flash+控制器+标准封装
emmc具有以下优势:
1.简化类手机产品存储器的设计。
2.更新速度快。
3.加速产品研发效率。
ufs:全称universal flash storage,我们可以将它视为emmc的进阶版,同样是由多个闪存芯片、主控组成的阵列式存储模块。
ufs弥补了emmc仅支持半双工运行(读写必须分开执行)的缺陷,可以实现全双工运行,所以性能得到翻番。
四、emcp、umcp
emcp是结合emmc和lpddr封装而成的智慧型手机记忆体标准,与传统的mcp相较之下,emcp因为有内建的nand flash控制芯片,可以减少主芯片运算的负担,并且管理更大容量的快闪记忆体。以外形设计来看,不论是emcp或是emmc内嵌式记忆体设计概念,都是为了让智慧型手机的外形厚度更薄,更省空间。
umcp是结合了ufs和lpddr封装而成的智慧型手机记忆体标准,与emcp相比,国产的umcp在性能上更为突出,提供了更高的性能和功率节省。
emmc是将nand flash芯片和控制芯片都封装在一起,emcp则是emmc和lpddr封装在一起。对于手机厂商而言,在存储产业陷入缺货潮的关键时期,既要保证手机出货所需的mobile dram,又要保证emmc货源,库存把控的难度相当大,所以emcp自然成为大部分中低端手机首选方案。
umcp是顺应ufs发展的趋势,满足5g手机的需求。
高端智能型手机基于对性能的高要求,cpu处理器需要与dram高频通讯,所以高端旗舰手机客户更青睐采用cpu和lpddr进行pop封装,这样线路设计简单,可以减轻工程师设计pcb的难度,减少cpu与dram通讯信号的干扰,提高终端产品性能,随之生产难度增大,生产成本也会增加。
5g手机的发展将从高端机向低端机不断渗透,从而实现全面普及,同样是对大容量高性能提出更高的要求,umcp是顺应emmc向ufs发展的趋势。
umcp结合lpddr和ufs,不仅具有高性能和大容量,同时比pop +分立式emmc或ufs的解决方案占用的空间减少了40%,减少存储芯片占用并实现了更灵活的系统设计,并实现智能手机设计的高密度、低功耗存储解决方案。
综上所述简单总结一下:
emmc=nand flash+控制器(controller)+标准封装
ufs=emmc的进阶版
emmc:半双工模式                      ufs:全双工模式
emcp=emmc+lpddr+标准封装
umcp=ufs+lpddr+标准封装


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