正本清源 全国SD卡汇总拆解评测(上)

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正本清源 全国SD卡汇总拆解评测(上)
2006-12-22 11:31:3721CN IT频道　 熊 壮
纵观目前全球的NAND Flash(闪存)的生产制造大厂，除了上文所说的三星(Samsung)，还有东芝(Toshiba)和现代(Hynix)。这其中三星和东芝这两家加起来已经占领了全世界接近9成的NAND Flash市场份额，所以目前的NAND Flash市场可以分为S阵营(Samsung阵营)和T阵营(Toshiba)这两大主要阵营。
其实NAND Flash产品总共可以分为三大架构，分别是单层式储存格 (Single Level Cell 缩写 SLC)，包括三星(Samsung)、现代(Hynix)、美光(Micron)以及东芝(Toshiba)都是此技术使用者，第二种则是多层式储存格(Multi Level Cell 缩写 MLC)，目前有东芝(Toshiba)、瑞萨(Renesas)使用，不过三星将在2005第四季推出相关产品，最后则是英飞凌(Infineon)与赛芬半导体(Saifun Semiconductors)合资利用NROM技术所共同开发的多位储存格(Multi Bit Cell 缩写 MBC)。
MLC制程是由英特尔(Intel)在1997年9月最先开发成功的，其作用是将两个位的信息存入一个浮动栅(Floating Gate，闪存存储单元中存放电荷的部分)，然后利用不同电位(Level)的电荷，透过内存储存格的电压控制精准读写，假设以4种电压控制、1个晶体管可存取2 bits 的数据，若是控制8种电压就可以存取3 bits 的数据，使Flash 的容量大幅提升，类似Rambus的QRSL技术，通过精确控制浮动栅上的电荷数量，使其呈现出4种不同的存储状态，每种状态代表两个二进制数值(从00到11)。请看下图的SLC与MLC的制程对比图解。

当然不光是NOR型闪存在使用，东芝(Toshiba)在2003年2月推出第一款MLC型的NAND Flash，并接续2004年4月推出采用MLC技术的4Gbit与8Gbit NAND Flash，显然这对于本来就以容量见长的NAND闪存更是如虎添翼。
至于SLC技术与EEPROM相同，但在浮置闸极(Floating gate)与源极(Source gate)之中的氧化薄膜更薄，其数据的写入是透过对浮置闸极的电荷加电压，然后可以透过源极，即可将所储存的电荷消除，藉由这样的方式，便可储存1个个信息位，这种技术的单一位细胞方式能提供快速的程序编程与读取，不过此技术受限于低硅效率(Silicon efficiency)的问题，必须要藉由较先进的流程强化技术(Process enhancements)，才能向上提升SLC制程技术。
我们可以将SLC制程与MLC制程来做一个对比，SLC架构是0和1两个充电值，而MLC架构可以一次储存4个以上的充电值，因此MLC架构可以有比较好的储存密度，再加上可利用比较老旧的生产程备来提高产品的容量，而无须额外投资生产设备，可以享有成本与良率的优势。
不过MLC制程也有着一些必然的缺点，那就是使用寿命不及SLC制程，MLC制程只能承受约1万次左右的读写，这个数字要低于SLC制程的10万次读写。另外读写速度，SLC制程比MLC制程要快3倍以上，再加上MLC制程对于电力的消耗也相对SLC制程要大。所以总体来说，这两种流行的制程工艺特点如下
SLC制程 优点：读、写速度快，耗电量更低，使用寿命为10万次左右
缺点：存储密度普通，容量超过1G后成品率极低，价格高
MLC制程 优点：存储密度高(缩减芯片体积35%)，4G容量以上全为MLC产品，价格低
缺点：读、写速度普通，耗电量比SLC大，使用寿命为1万次左右
我们从这两种闪存制程的技术参数对比中很容易可以看出各自的优、缺点。而且业内也有这样一种说法，只有在亚洲市场MLC制程的产品才比较流行，欧美市场则几乎清一色的全部都是SLC制程的产品。
再回到问题SD卡事件中，一些实力型的SD卡制造大厂，在采用新一代MLC制程闪存芯片生产SD卡时，马上就发现了MLC闪存的控制芯片在设计上出现的兼容性问题。他们通过与控制芯片厂商的合作，已经顺利的解决了新一代MLC闪存的兼容性问题。使得这些厂商所生产的SD闪存卡采用的控制芯片，均能稳定地支持MLC NOP=1的要求，不致产生数据流失(Data Loss)等质量问题。下文的拆解评测中，会为大家作详细的解释。
 
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