在嵌入式應用中，海量存儲密度正在以前所未有的速度增長。像便攜式媒體播放器、蜂窩電話、數(shù)碼相機、便攜式導航設備、無線網(wǎng)卡、閃盤這樣的消費產(chǎn)品由于需要處理越來越多的多媒體內(nèi)容而要求更高的海量存儲密度。
NAND閃存已經(jīng)成為消費類應用中用作海量存儲的主要選擇，因為它相比NOR閃存而言具有單位比特成本更低、存儲密度更高的優(yōu)勢，并且具有比硬盤更小的尺寸、更低的功耗以及更可靠的優(yōu)勢。
因為NAND閃存在消費市場上的需求量很高，因而存儲成本下降得很快，像POS(銷售點)終端、打印機以及其他應用可以用NAND存儲器以更低的成本達到更高的密度。
然而，由于這些嵌入式應用對更高NAND閃存密度的要求在不斷提高，設計師需要從各種NAND閃存類型、密度、供應商以及發(fā)展路線圖和實現(xiàn)方式中作出合理選擇。
使用NAND閃存的第一個也是最重要的選擇標準是NAND控制器的實現(xiàn)。所有的NAND閃存器件都需要位于軟件中的維護開銷和作為硬件的外部控制器以確保數(shù)據(jù)可靠，使NAND閃存器件的壽命最大，并提高性能。NAND控制器的三個主要功能是壞塊管理、損耗均衡以及糾錯編碼(ECC)。
NAND閃存以簇的形式進行數(shù)據(jù)存儲，即所謂的塊。大多數(shù)NAND閃存器件在制造測試時就會發(fā)現(xiàn)有一些壞塊，這些壞塊在供應商的器件規(guī)格說明中是有標記的。
此外，好的塊也可能會在NAND生命周期內(nèi)降低性能，因此必須通過軟件進行跟蹤，并進行壞塊管理。此外，對特定的塊進行不斷的讀寫操作可能導致該塊很快“磨損”而變成壞塊。為了確保NAND器件最長的壽命，限制磨損塊的數(shù)量，需要利用損耗均衡技術讓所有的塊讀寫次數(shù)均衡。
最后，由于某個單元的休止或操作可能產(chǎn)生誤碼，因此必須以軟件或硬件方式實現(xiàn)ECC來發(fā)現(xiàn)并糾正這些誤碼。ECC通常被業(yè)界定義為每528字節(jié)扇區(qū)中能糾正的代碼比特數(shù)。在一個系統(tǒng)中，這種NAND控制器可以按照圖1所示的三種不同配置方式與NAND進行組合。
除了從圖1所示的三種NAND解決方案中作出選擇外，設計師還必須在兩種NAND閃存器件-SLC NAND和MLC NAND中作出選擇，它們各有優(yōu)缺點。
SLC NAND的每個塊都具有更長的使用壽命和可靠性，因此需要較少的ECC，并能提供優(yōu)異的性能。MLC NAND性能則較低，而且難以實現(xiàn)，因為它需要更高等級的壞塊管理、損耗均衡和ECC。
然而就單比特的價格來說，它大約只有SLC NAND的1/3。由于SLC和MLC NAND之間成本差距越來越大，大多數(shù)應用開始轉(zhuǎn)向MLC NAND，特別是較高密度的應用，這樣可以大大地降低材料成本。
圖1中的三選一需要考慮多種因素，包括微處理器對NAND控制器的支持、所采用的NAND類型(SLC或MLC)以及平臺所要求的NAND密度。
如果平臺中使用了帶完整NAND接口和控制器的微處理器，設計師通常傾向于第一種選擇。大多數(shù)當代的微處理器即使支持NAND的話，通常也只支持較低密度的SLC NAND存儲器。
工藝技術限制了SLC或MLC NAND裸片上能夠?qū)崿F(xiàn)的存儲量，而當前每個裸片能支持的密度大約為1GB。因此為了支持更高密度的NAND，控制器必須支持多個NAND。
通常這需要通過使用交織處理和多個芯片使能管腳實現(xiàn)。而增加多個芯片使能腳以支持多個NAND將使微處理器的引腳數(shù)量增多，因此在微處理器中包含該類型的NAND控制器不是十分流行。
而且MLC NAND接口在微處理器上很難看到，這有幾方面的原因。隨著MLC NAND工藝技術節(jié)點的持續(xù)縮小，支持這種NAND存儲器所需的ECC等級變得越來越高。
