本帖最后由 neeyuese 于 2010-12-17 20:11 编辑
我们知道NAND Flash从开发出来为止，一直需要ECC的辅助来使用。由于工艺的更新，MLC,TLC的推出，对ECC的需要也越来越高，这样问题就来了，不是任何系统都有足够的能力来处理这些ECC问题的，给设计者带来了不小的考验。
下面就来看看这些问题吧:
1.过去的NAND是如何使用ECC的？
ECC历来是用来改善NAND Flash的数据可靠性，然而随着工艺提升，芯片越来越小，悬浮门里的电子存储数量越来越少，造成数据bit出错的可能性越来越大，为了在这种恶劣形势下继续稳定的使用NAND Flash ,ECC也必须加强才行。
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如图,随着ECC的能力增强，需要的逻辑门数字也在增加（处理器电路复杂度），造成越来越复杂的控制器设计。
50nm的SLC只需要1bit ECC, MLC需要4bit ECC, 34nm的MLC需要24bit ECC,更新工艺的NAND Flash ECC更需要40bit以上。
高性能的SSD控制器一般配有多通道的闪存控制器，而每个闪存通道都要有自己的ECC逻辑门电路，例如一个10通道的闪存控制器，需要60bit的ECC能力，那么10通道就要有接近3百万逻辑门电路用来处理ECC。
2.NAND Flash主要有哪些接口？
主要有3种： 1. Legacy NAND 2.Direct NAND 3.ClearNAND
1. Legacy NAND 接口是目前消费级产品普遍采用的接口，近几年这个接口速度已经被提升到50Mhz，其他的地方都没咋变。
几年前，Intel,镁光和其他几个闪存公司联合起来，成立了个闪存组织，该组织主要是为了简化业界闪存之间的指令，时钟模式等规范，最终制定了ONFI标准（开放式NAND闪存接口），也就是ONFi 1.0。ONFI定义了许多重要的闪存信息：时钟模式，page,block大小，ECC最小需求等。
ONFI标准新的2.0定义了同步接口，目前最新的ONFI 2.2标准已经让同步接口达到了单通道200MB/s的传输率（DDR），源同步接口。由于有向后兼容性，上点后，也可以以异步模式运行。
2. Direct NAND ： 顾名思义 直连 NAND 解决方案。
指的是NAND Flash直接连到主机上的处理器或者SSD控制器，由硬件负责处理ECC,软件处理块管理和磨损平衡。初看这不是一个好方法，不过如今的多核，超线程处理器性能强劲，只要设计的好还是不错的，而且NAND Flash直接由主机管理，主机软件可以实时的决策，能够防止意外停电造成的问题。
这种方案曾经想在P55上运用，不过我只见过ES板有，正式版的就没见过,Intel取消了？
ONFI 2.2定义了200MT/s的能力，每通道最大支持16个die.
如图：典型的用法就是连接到2个8 die 封装的颗粒上。一个标准的8 die 100针BGA封装颗粒拥有2根独立的NAND总线: (DQ\[7:0]1和 (DQ\[7:0]2。每根总线又把4个die连在一起，每4个die有2个CE控制，这个配置需要主控制器支持8CE操作。
3. ClearNAND接口
上图是传统NAND接口和ClearNAND接口的区别。
我们看到都是使用相同的ONFI总线和100针BGA封装，区别只是ClearNAND颗粒封装的时候在Die外部加了个ECC用的控制器，这样主控制器就不需要ECC处理了。利用同样的ONFI标准的异步/同步接口降低了传统到ClearNAND转换的难度。
3.这次镁光发布了2个版本的ClearNAND，它们有啥区别?
很明显两种版本自然分标准版和增强版了。
标准版主要是为消费级市场，采用异步总线的使用基本ECC就可以的产品。
增强版主要是为了企业市场，支持更高级的ECC，并能增强性能，支持同步/异步ONFI2.2总线，支持最大容量64GB单颗封装。
很明显，未来的ClearNAND随着工艺的增强，ECC能力也会跟进，这样就避免了SSD设计者一直重新设计电路来支持颗粒厂最新工艺的NAND闪存。
4.增强版ClearNAND里到底有哪些技术优势？
如图，增强版的ClearNAND支持ONFi 2.2标准的速度为200 MT/s的指令/地址/数据总线。控制器内含耦合电容来做内部电压调整，为了兼容标准NAND设备，连接在不使用的针脚上。ClearNAND控制器支持2根内部闪存总线，分别连接到2组LUN上，每根总线提供200MT/s带宽，并有独立的ECC模块，2根总线同时可以进行读写操作。这样应该很容易理解是为了今后ONFi 3.0标准作准备（400MT/s)。
4个关键技术：
1.Volume addressing,
卷访问技术可以让1个die或1个CE去访问最多16个ClearNAND卷。每个ClearNAND控制器最多支持8个die封装的芯片，并能给主机或者SSD控制器提供一定的缓冲。
2.Electronic data mirroring,
这个技术提升了信号和数据完整性
3.Ready/Busy# Redefined to Interrupt,
重新定义的准备/忙中断，主要用来提升控制器对闪存之间状态更新的速度和反应能力。
4.Internal Copyback
提升性能的关键技术，也是最值得注意的东西。内部Copyback技术可以明显降低磨损平衡消耗的主控带宽。
如图，同个ClearNAND芯片内部的die之间可以直接来回复制数据（内部自己有ECC，不需要主控ECC)，可以让出ClearNAND到主控之间的通道来给主控处理别的请求。
4个技术：1.降低芯片数和寻址的要求。2.简化PCB设计和布线，提升信号强度和数据完整度。3.提供SSD控制器的实时状态更新。4.靠着内部的2根独立总线，提升CopyBack操作的性能，提升磨损平衡和垃圾回收的性能。
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总结来说，标准版ClearNAND适合小型消费型电子产品（主控弱），而非我们目前电脑里用的固态硬盘，因为固态硬盘主控性能足够强劲，采用ClearNAND必将增加成本，采用RAW NAND更能在价格上体现出优势。增强版ClearNAND适合对性能和数据安全有要求的企业型应用，也不是我们消费的起的，不过这个趋势说明了工艺更新后的NAND Flash在质量上确实需要更加关注了，2xnm甚至1xnm？烂主控你们敢用吗？ |
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