1.页数量
越大容量闪存的页越多、页越大,寻址时间越长。但这个时间的延长不是线性关系,而是一个一个的台阶变化的。譬如128、256mb的芯片需要3个周期传送地址信号,512mb、1gb的需要4个周期,而2、4gb的需要5个周期。
2.页容量
每一页的容量决定了一次可以传输的数据量,因此大容量的页有更好的性能。前面提到大容量闪存(4gb)提高了页的容量,从512字节提高到2kb。页容量的提高不但易于提高容量,更可以提高传输性能。我们可以举例子说明。以三星k9k1g08u0m和k9k4g08u0m为例,前者为1gb,512字节页容量,随机读(稳定)时间12μs,写时间为200μs;后者为4gb,2kb页容量,随机读(稳定)时间25μs,写时间为300μs。假设它们工作在20mhz。
读取性能:nand型闪存的读取步骤分为:发送命令和寻址信息→将数据传向页面寄存器(随机读稳定时间)→数据传出(每周期8bit,需要传送512+16或2k+64次)。
k9k1g08u0m读一个页需要:5个命令、寻址周期×50ns+12μs+(512+16)×50ns=38.7μs;k9k1g08u0m实际读传输率:512字节÷38.7μs=13.2mb/s;k9k4g08u0m读一个页需要:6个命令、寻址周期×50ns+25μs+(2k+64)×50ns=131.1μs;k9k4g08u0m实际读传输率:2kb字节÷131.1μs=15.6mb/s。因此,采用2kb页容量比512字节也容量约提高读性能20%。
写入性能:nand型闪存的写步骤分为:发送寻址信息→将数据传向页面寄存器→发送命令信息→数据从寄存器写入页面。其中命令周期也是一个,我们下面将其和寻址周期合并,但这两个部分并非连续的。
k9k1g08u0m写一个页需要:5个命令、寻址周期×50ns+(512+16)×50ns+200μs=226.7μs。k9k1g08u0m实际写传输率:512字节÷226.7μs=2.2mb/s。k9k4g08u0m写一个页需要:6个命令、寻址周期×50ns+(2k+64)×50ns+300μs=405.9μs。k9k4g08u0m实际写传输率:2112字节/405.9μs=5mb/s。因此,采用2kb页容量比512字节页容量提高写性能两倍以上。
3.块容量
块是擦除操作的基本单位,由于每个块的擦除时间几乎相同(擦除操作一般需要2ms,而之前若干周期的命令和地址信息占用的时间可以忽略不计),块的容量将直接决定擦除性能。大容量nand型闪存的页容量提高,而每个块的页数量也有所提高,一般4gb芯片的块容量为2kb×64个页=128kb,1gb芯片的为512字节×32个页=16kb。可以看出,在相同时间之内,前者的擦速度为后者8倍!
4.i/o位宽
以往nand型闪存的数据线一般为8条,不过从256mb产品开始,就有16条数据线的产品出现了。但由于控制器等方面的原因,x16芯片实际应用的相对比较少,但将来数量上还是会呈上升趋势的。虽然x16的芯片在传送数据和地址信息时仍采用8位一组,占用的周期也不变,但传送数据时就以16位为一组,带宽增加一倍。k9k4g16u0m就是典型的64m×16芯片,它每页仍为2kb,但结构为(1k+32)×16bit。
模仿上面的计算,我们得到如下。k9k4g16u0m读一个页需要:6个命令、寻址周期×50ns+25μs+(1k+32)×50ns=78.1μs。k9k4g16u0m实际读传输率:2kb字节÷78.1μs=26.2mb/s。k9k4g16u0m写一个页需要:6个命令、寻址周期×50ns+(1k+32)×50ns+300μs=353.1μs。k9k4g16u0m实际写传输率:2kb字节÷353.1μs=5.8mb/s
可以看到,相同容量的芯片,将数据线增加到16条后,读性能提高近70%,写性能也提高16%。
5.频率
工作频率的影响很容易理解。nand型闪存的工作频率在20~33mhz,频率越高性能越好。前面以k9k4g08u0m为例时,我们假设频率为20mhz,如果我们将频率提高一倍,达到40mhz,则
k9k4g08u0m读一个页需要:6个命令、寻址周期×25ns+25μs+(2k+64)×25ns=78μs。k9k4g08u0m实际读传输率:2kb字节÷78μs=26.3mb/s。可以看到,如果k9k4g08u0m的工作频率从20mhz提高到40mhz,读性能可以提高近70%!当然,上面的例子只是为了方便计算而已。在三星实际的产品线中,可工作在较高频率下的应是k9xxg08uxm,而不是k9xxg08u0m,前者的频率目前可达33mhz。
6.制造工艺
制造工艺可以影响晶体管的密度,也对一些操作的时间有影响。譬如前面提到的写稳定和读稳定时间,它们在我们的计算当中占去了时间的重要部分,尤其是写入时。如果能够降低这些时间,就可以进一步提高性能。90nm的制造工艺能够改进性能吗?答案恐怕是否!目前的实际情况是,随着存储密度的提高,需要的读、写稳定时间是呈现上升趋势的。前面的计算所举的例子中就体现了这种趋势,否则4gb芯片的性能提升更加明显。
综合来看,大容量的nand型闪存芯片虽然寻址、操作时间会略长,但随着页容量的提高,有效传输率还是会大一些,大容量的芯片符合市场对容量、成











