NAND闪存工厂编程技术

  揭秘NAND闪存的工厂编程 Understanding NAND Flash Factory Programming 来自BPM Microsystems 的白皮书   2008年10月 BPMMicrosystems5373WestSamHoustonPkwyN.Ste.250Houston,Texas77041USATelephone:[phone]揭秘NAND闪存的工厂编程UnderstandingNANDFlashFactoryProgramming来自BPMMicrosystems的白皮书目录一、概况...............................................................................................................................................................31.NAND闪存的种类...........................................................................................................................................32.NAND闪存的架构...........................................................................................................................................43.非全页的编程（PartialPageProgramming）.................................................................................................54.从NAND启动（BootingFromNAND）.......................................................................................................5二、NAND闪存的可靠性问题...........................................................................................................................61.坏块管理（BadBlockManagement，BBM）................................................................................................72.坏块管理算法的规范（BBMAlgorithmSpecification）..............................................................................83.6个工厂编程的坏块管理的要素（SixBBMFactoryProgrammingElements）..........................................91)坏块的替换策略（BadBlockReplacementStrategy，BBR）...................................................................92)分区（Partitioning）..................................................................................................................................103)纠错码（ErrorCorrectionCodes，ECC).................................................................................................124)备用区的使用（SpareAreaPlacement，SAP）.......................................................................................125)未用好块的格式（FreeGoodBlockFormatting）...................................................................................136)动态元数据（DynamicMetadata）...........................................................................................................134.系统举例.........................................................................................................................................................135.通用的工厂编程坏块管理方案（UniversalFactoryProgrammingBBMScheme）...................................166.第三方和客制化的坏块管理方案（Third-partyandCustomBBMSchemes）..........................................17三、对ManagedNAND编程（ProgrammingManagedNAND）..................................................................17四、NAND的序列号（SerializingNAND）...................................................................................................17五、结论.............................................................................................................................................................18附：图表目录图1-NAND闪存的分类............................................................................................................................................3图2-NAND闪存的架构............................................................................................................................................5图3-SLC(上)vs.MLC(下)存储单元（cell）值分布............................................................................................6图4-传统的芯片编程只需要一个算法，RAWNAND编程需要两个独立的算法...............................................8图5-跳过坏块的替换策略（SkipBadBlocksReplacementStrategy）..............................................................10图6-预留块区的替换策略（ReserveBlockAreaReplacementStrategy）...........................................................10图7-由于坏块的存在，分区侵占的例子。4个块的数据要写入NAND的0～3块，但由于块1是坏块，所以逻辑上要写入块3的数据被移到了分区B。..............................................................................................11图8-通过分配空白块来防止分区侵占。分区A含有两个额外的空白块：块4和块5。由坏块导致的逻辑数据顺移会被空白块接纳。这样，只要分区A中的坏块不超过2个，分区B就能总是从第6个物理块开始。.....................................................................................................................................................................11图9-未用好块格式化定义了分区中没有使用的块中的内容...............................................................................13图10-举例：一个嵌入式系统的NAND闪存分区示意.......................................................................................153揭秘NAND闪存的工厂编程UnderstandingNANDFlashFactoryProgramming来自BPMMicrosystems的白皮书一、概况在电子系统的制造过程中，很多空的非易失芯片（Non-volatileDevices）必须要写入初始化的数据内容。这使得目标系统可以启动并正常运行，这就是我们所说的“工厂编程（FactoryProgramming）”，也有人称作“工厂预编程（Factorypre-Programming）”，或者“整批编程”（BulkProgramming）。通常这个流程是非常简单易行的，而且在行业里也已经做了很多年。然而，NAND闪存却比以往复杂了很多。NAND闪存和其它的闪存（比如NOR闪存）相比而言，是一种高密度、非易失性的存储芯片，它需要的工厂编程算法更加复杂。这主要是由于当芯片从供应商出货时，就已经存在着坏块（BadBlock）以及其它的可靠性问题。NAND闪存的制造商允许芯片合格出厂，即便在制造中发现少量的存储块没有通过测试。这种方式使得NAND闪存具备了低成本、高密度的特点。相比而言，NOR闪存是不存在坏块的，但是每Bit成本要远高于NAND闪存，同样也很难达到NAND所具有的高密度。NAND在擦除和写入的效率上比NOR也有着显著的优势。相比而言，在读取内存的模式下，NOR是昀快的。1.NAND闪存的种类考虑不同的复杂因素，NAND闪存可以分为很多类型，如图1所示。对于不同类型的NAND闪存