兩者的擦寫機制也存在差異:NOR Flash支持字節(jié)級寫入,但擦除需按塊進行;NAND Flash則必須按頁寫入、按塊擦除,且寫入前需先擦除對應塊。這種特性使得NAND Flash在大容量數(shù)據讀寫時效率更高,而NOR Flash在需要頻繁修改小量數(shù)據的場景中更具優(yōu)勢。
工作流程:擦除、編程與讀取的協(xié)同操作
Flash存儲器的工作過程需嚴格遵循“擦除-編程-讀取”的順序,每個環(huán)節(jié)都依賴精密的電壓控制和時序管理。
擦除操作是將浮柵中的電子釋放,使存儲單元恢復為“1”狀態(tài)。此時控制柵施加反向高電壓,襯底接地,浮柵中的電子通過隧道效應回到襯底,整個過程針對“塊”進行(NAND Flash的塊大小通常為128KB-2MB)。擦除時間較長(毫秒級),這是因為需要確保塊內所有單元的電荷完全釋放,否則會導致數(shù)據干擾。
編程(寫入)操作是向浮柵注入電子的過程,針對“頁”進行(NAND Flash的頁大小通常為2KB-16KB)。編程前需確保對應塊已完成擦除,然后通過地址信號定位目標頁,施加編程電壓將數(shù)據寫入。為提高效率,現(xiàn)代NAND Flash支持“多頁編程”,可連續(xù)寫入多個頁數(shù)據,將單次編程的時間壓縮至微秒級。
讀取操作則通過檢測晶體管的導通狀態(tài)實現(xiàn),支持隨機讀取單頁數(shù)據??刂破靼l(fā)送頁地址后,存儲陣列通過行 decoder 選中目標頁,列 decoder 輸出具體數(shù)據,整個過程耗時約幾十至幾百納秒。NAND Flash還會在讀取時進行“錯誤校驗”(如ECC校驗),通過算法修正少量位錯誤,確保數(shù)據準確性。
這種按塊擦除、按頁編程的機制,是Flash平衡存儲密度與操作效率的結果,但也帶來了“寫入放大”等特殊問題——更新小量數(shù)據時,需先讀取整個塊、修改數(shù)據、擦除塊再重新寫入,導致實際寫入量遠大于理論數(shù)據量。