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關于SSD 中Flash/SRAM尺寸基礎資訊DDR3 DDR4DDR3 & DDR4 差別:NAND 同步與異步差異

DDR3

  1. Size 14mm*9mm
  2. FBGA 96-ball
  3. VDD = DR1V5 ±0.075V; Power supply
  4. VDDQ = DR1V5±0.075V;DQ power supply

 DDR4

  1. Size 14mm*9mm & 13.5mm*7.5mm
  2. FBGA 96-ball
  3. VDD = DRAM1V2 ±60mV; Power supply
  4. VDDQ = DRAM1V2 ±60mV;DQ Power supply
  5. VPP= 2.5V -0.125V/+0.250V; DRAM activating power supply

DDR3 & DDR4 差別:

     DDR3 支援 x16 bit,在帶Dram 的NVMe産品上 貼單容量為

NAND

Intel&Micron 獨有的ONFI接口

ONFI(Open NAND Flash Interface)标準是由英特爾,鎂光,海力士,台灣群聯電子,SanDisk, 索尼,飛索半導體為首宣布統一制定的連接配接NAND閃存和控制晶片的接口标準,當初制定ONFI标準的主要目的是統一當時混亂的閃存标準。

  2006年,随着手機、MP3播放器、U盤的需求量逐漸增大,以及開始步入消費市場的SSD,市場對NAND閃存的需求也增加不少,而當時各個閃存制造廠所用的設計标準各有不同,這樣導緻閃存控制器廠商和下遊産品制造廠在制作産品時碰到各種麻煩,業界迫切需求一個統一的标準,這就是ONFI的誕生背景

ONFI 1.0制定于2006年12月,内容主要是制定閃存的實體接口、封裝、工作機制、控制指令、寄存器等規範,增加對ECC的支援,傳輸帶寬從傳統的Legacy接口的40MB/s提升到50MB/s,性能提升幅度不大,不過其主要目的還是統一閃存接口規範,減輕産品廠商的開發壓力。

ONFI 2.0标準誕生于2008年2月,2.0标準将帶寬速度提高到133MB/s以滿足高速裝置對閃存性能的需求,在該版本中,主要是通過兩項技術來提高傳輸速度。第一項就是在DRAM領域裡常用的DDR(Double Data Rate,雙倍資料率)信号技術。第二項是使用源同步時鐘來精确控制鎖存信号,使其能夠達到更高的工作頻率

ONFI 2.1标準于2009年1月釋出,帶寬提升到166MB/s和200MB/s(工作模式不同速度不同),8KB page資料傳輸延時降低,改良電源管理降低寫入操作能耗,加強ECC糾錯能力,新增“Small Data Move”與“Change Row Address”指令。

ONFI 2.2發表于2009年10月,增加了LUN(邏輯單元号)重置、增強頁程式設計寄存器的清除和新的ICC測量和規範。LUN重置和頁程式設計寄存器清除提升了擁有多個NAND閃存晶片裝置的處理效率,ICC規範則簡化了下遊廠家的測試程式。

ONFI 2.3在2010年8月的閃存峰會上釋出,在2.2标準的基礎上加入了EZ-NAND協定。EZ-NAND是Error Zero NAND的簡寫,這一協定将NAND閃存的糾錯碼管理由主要晶片中轉移到閃存自身,以減輕主要晶片負擔。

2011年的3月ONFI 3.0規範釋出,通過使用非易失性DDR2接口(NV-DDR2),NAND閃存接口的傳輸速度得以翻番達到400MB/s(或者說400MT/s),同時繼續保持向下相容

Samsung&Toshiba 獨有的Toggle接口

Toggle DDR是由三星和東芝(Toshiba)兩大NAND Flash巨擘,以DDR(Double Data Rate)的接口技術為基礎所共同制訂的新技術。

原有的SDR NAND FLASH架構傳輸速度為每秒40Mb,Toggle DDR 1.0技術規格的最大傳輸速度提升至每秒133Mb,而Toggle DDR 2.0的最大傳輸速度更提升至每秒400Mb,是Toggle DDR 1.0技術的3倍,更是現有SDR NAND FLASH架構傳輸速度的10倍;再者,三星和東芝已向JEDEC固态技術協會(Solid State Technology Association)提出了标準化方案。

三星2010年也開始将Toggle DDR技術導入量産,也推出第1款采用Toggle DDR技術的SSD,是采用30奈米制程的32Gb晶片制造,此款SSD的連續讀取速度最高可達每秒250MB,連續寫入速度最大可到每秒220MB

 同步與異步差異

我們經常說閃存的同步與異步模式,其實是在ONFI 2.0标準中新加入的特性(ToggleDDR不存在同步閃存的情況,均為異步設計,但性能仍然強悍),ONFI 2.0标準在NAND中加入了同步時鐘發生器,主要可以通過發送同步指令激活閃存上的同步時鐘信号,使閃存工作在同步模式 ,此時閃存的資料傳輸速率會大幅度提升,異步模式相當于ONFI 1.0,閃存的帶寬為50MB/s,而同步模式下閃存至少也符合ONFI 2.0,閃存帶寬可達到133MB/s以上。3.0規範下,閃存帶寬可達到400MB/s以上

 實際上同步與異步閃存都是同一生産線上下來的,顆粒品質的優劣才産生了這樣的差別。所謂異步顆粒,我們可以判斷它是在原廠檢測中,無法通過所有最嚴格的測試,而在降低性能後(隻允許使用異步,而不使用同步模式),其它品質測試都可通過的顆粒,是以原廠仍把它們作為合格的産品(标記為僅可跑異步模式)出售。

開機時SSD是運作在異步模式的,隻有當主要發送同步指令給閃存後,才激活閃存上的源同步時鐘,然後針腳定義發生改變,激活DQS信号, 讓其工作在同步模式,并将異步模式下的WE#信号變為CLK信号,RE#變為W/R信号,同步模式下DQS信号的上升沿與下級沿都能控制信号的傳輸,使傳輸速度翻倍