NAND和NOR閃存技術仍是非易失性存儲器的核心,但磁阻(MRAM)、鐵電RAM(FRAM)和相變存儲器(PCM)等其他技術正在逐步普及。單個系統一般都融合了多種技術?;谖⒖刂破鞯莫毩⑷哂啻疟P陣列(RAID)系統可能將NAND或NOR閃存用于程序存儲器,而將MRAM、FRAM或PCM用于RAID數據表,來替代帶蓄電池后備電源的動態RAM(DRAM)。
所有這些技術的存儲容量都在日益增長,其中以NAND的容量最大,這是因為NAND更多地使用了多級單元(MLC),盡管單級單元(SLC)NAND閃存仍可提供比較理想的成本、吞吐能力、使用壽命和可靠性。MLC也可與NOR技術配合使用。
大多數USB閃存驅動器和其他移動存儲卡都將采用MLC NAND閃存。與高級閃存控制器配合使用時,它甚至還可以用于高容量企業驅動器中。企業級產品的最佳使用壽命是五年,因此系統設計人員一般都要求閃存驅動器的“保質期”至少有五年。
盡管閃存的速度很快,但是6Gbps SATA和多通道PCI Express等接口正在推動著SSD控制器技術的發展。除了性能和可靠性之外,MLC閃存控制器還面臨著諸多挑戰。
區塊循環和負載均衡是驅動器具有長使用壽命的關鍵。甚至溫度管理對使用壽命也有影響。SandForce是一家閃存控制器供應商。該公司的DuraClass RAISE(獨立硅元素冗余陣列)技術采用了RAID架構來實現閃存區塊故障的恢復。
NOR閃存的應用范圍已經覆蓋到更嚴苛的環境中。Spansion公司的65nm MirrorBit GL-s 2Gb技術,可用于溫度范圍為–40°C至105°C的汽車車內應用。它現在采用9mm×9mm BGA封裝。
此外,NOR閃存還擁有支持直接從閃存執行代碼的優勢。三星等公司正在結合使用SRAM和NAND閃存,從而向NOR閃存提出挑戰。三星的OneNAND在其NAND控制器中集成了3KB SRAM緩沖器。必要時,開發人員可以通過此控制器的接口連接外部NOR閃存。
兩線和四線串行外設接口(SPI)也會影響非易失性存儲器的應用領域,非易失性存儲器一般用來替代并行存儲器芯片。大多數非易失性存儲器都附帶這類接口。
NXP公司基于Cortex-M3的LPC1800微處理器甚至可以從四線SPI存儲器運行,而不僅僅是引導。最近,LPC1800還強調在微控制器中混合使用存儲器。此器件具有片上ROM、一次性可編程(OTP)存儲器、閃存和SRAM。

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圖3:SFF-SIG的RS-RIMM模塊可將移動存儲器應用到耐用型應用中。
OTP存儲器是另一種往往被人們所忽略的非易失性存儲器技術。Kilopass和Sidense等公司可以為各種應用提供反熔絲OTP技術。OTP可以實現安全和低功耗的運行,還能夠方便地整合到大多數廠商支持的現有CMOS制造流程中。該技術通常用于密鑰或配置存儲器,還可以用來替代ROM。

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圖4:Rambus FlexMode架構將采用同樣的內存外形尺寸和連接,但是會用差分信號替代單端通信。這需要增加一倍的線纜。實現該目的的具體做法是:減小控制/尋址(C/A)信號的寬度,同時提高其吞吐能力。
磁盤驅動器容量節節攀升
Seagate公司的6Gbps、3TB Barracuda XT硬盤驅動器(HDD)在容量上突破了Windows XP的2.1TB極限。值得慶幸的是,像Windows 7和Linux等大多數64bit操作系統都不存在大容量3TB分區的問題。
不過3TB驅動器帶來了統一可擴展固件接口(UEFI)BIOS。設計UEFI旨在解決PC BIOS的局限性。它可以處理GUID分區表(GPT),并且可以提供更快的引導時間,同時支持獨立驅動器。
這些大硬盤在舊操作系統中的應用有可能實現。硬盤附帶的Seagate DiscWizard軟件通過分區和設備驅動程序軟件來實現這一點。這種轉變很有可能推動眾多設計人員使用更新的平臺。
Seagate發布的大硬盤產品強調的另一個問題,是從傳統的512B扇區轉向4kB扇區。除了提供更高的吞吐能力之外,4Kb扇區還能夠更好地滿足操作系統要求。
大多數母板都已經支持4KB扇區,甚至Windows XP也支持。所有目前的臺式電腦和服務器操作系統亦然。操作系統的虛擬內存支持一般采用4kB頁面大小或者該大小的倍數進行配置。
有些驅動器同時支持兩種扇區大小。這些驅動器一般實現4kB扇區,需要時可以將較小的扇區大小映射到這些驅動器上。驅動器將采用一種模式或另外一種模式工作。
由于成本的原因,很少有閃存驅動器的容量達到3TB,但是從總體來看,閃存驅動器的采用量在上升。芯片價格低是一大因素,但是SSD控制器芯片性能獲得提升也是一個因素。推動存儲器發展到新領域的另一個方面是閃存能力適合新的應用領域。
Viking Module Solutions公司的SATADIMM和SATACube3,可以實現更加緊湊的嵌入式解決方案(圖5)。SATADIMM插入DDR3插座獲取電源。它包含SATA線纜連接。設計合理的系統可以在未使用的DIMM插座引腳上運行SATA接口。SATACube3為定制系統設計提供耐用型存儲器。

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圖5:Viking Module Solutions SATADIMM(a)和SATACube(b)將SATA閃存驅動器放至相關位置。SATADIMM插入DDR3插座。
像Seagate公司的Momentus XT等混合驅動器,在單個封裝中整合了閃存和硬盤,但這種技術不是實現混合驅動器技術的唯一方法。Marvell公司的SATA控制器HyperDuo技術就是另外一種途徑。HyperDuo可以應用在新型母板和HighPoint的RocketHybrid這樣的PCI Express適配器上(圖6)。
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