杨安贵说道:“易总,我们对闪存了解真的不是很多,这方面的书也不多,您再给系统讲下NOR和NAND的优缺点呗。”
从刚才的易总讲的内容中,他多少了解点。
可脑子里还是有点迷糊。
公司要研发NAND闪存了,别自己这个芯片设计中心的负责人都说不清闪存的区别。
那不是成了笑话。
易飞拿起笔,先画出NOR与NAND两种单元基础拓扑,随后横向列出优缺点对照表。
“我们先立足于当下的技术水平,客观厘清两者原生硬件特性,再推演长期产业演化趋势。先讲底层结构差异,NOR闪存,浮栅晶体管并联布局;NAND闪存,浮栅晶体管串联成存储串。结构天生决定两者所有特性差异。”
他系统的讲起来。
NOR闪存先天优势。
首先是随机地址读取,支持片上执行代码XIP。
每一个存储单元独立并联到位线,任意地址可以直接读取。
CPU无需把程序搬运到内存,直接在闪存上运行固件代码。
这是现在最核心的刚需,BIOS、嵌入式设备控制器、通信模块固件,全部依赖这个能力。
其次,读取速度快,尤其是小容量随机访问场景,响应延迟低。
再者,单元结构简单,早期工艺调试难度更低,良品率更容易保障。
最后,早期擦写耐久表现均衡,不存在长串漏电干扰问题。”
这也是NOR能够快速打开市场、垄断固件存储赛道的根本原因。
NOR闪存无法弥补的先天短板
第一致命缺陷:单元面积大,存储密度低,单位比特成本居高不下。
NOR单元并联布局,每一个存储晶体管都需要独立接触孔、独立位线布线,版图占用面积巨大。
以当下0.7微米工艺做对比。
同等工艺规则下,NOR单元面积大约是NAND单元两倍以上。
容量做大之后,芯片裸片尺寸急剧膨胀,晶圆产出数量大幅下滑,成本很难降下来。
芯片尺寸大,对于一些精密的小设备,很难做小。
第二,擦写机制先天劣势。
NOR擦除是以整块芯片或者大扇区执行擦除;写入编程速度慢。
大容量场景下持续写入数据流,吞吐能力严重不足。
第三,扩展大容量时外围电路复杂度快速上升,容量越高,位线数量越多,芯片引脚和感知电路规模同步膨胀,进一步推高成本。
第四,微缩瓶颈更早到来。
并联单元之间接触孔、金属布线难以持续缩小,进入亚微米节点之后,版图布线拥挤、寄生参数恶化,密度提升越来越困难。
NAND闪存先天优势。
首先极高存储密度,单元面积小,大容量场景成本优势碾压NOR。
晶体管串联成串,多条单元共享选择管、共享外围线路,省去大量独立接触孔。
同等工艺下,容量越大,单位比特成本优势越明显。
其次持续写入吞吐性能更强,适合连续数据流读写。
未来影音数据流、大容量文件存储,全部是连续读写场景,完美契合NAND特性。
NAND的短板同样客观存在。
首先不支持随机字节读取,只能按页读取、按块擦除,无法直接片上运行程序,不能直接替代NOR用作固件存储。
其次长存储串存在串漏电流、读取信噪比压力,必须配套ECC纠错、坏块管理,系统复杂度更高。
第三,需要配套专用控制器,不能像NOR一样直接挂接系统总线。
易飞抬眼看向众人,“很多人简单理解:NOR能跑程序,NAND不能,所以NOR永远有不可替代的市场。短期确实如此,但长期来看,NOR的市场上限被物理结构锁死,而时代需求发生了根本性转变。这就是NOR后续逐步失去主流地位的根本原因。”
他接着开始讲为什么NOR后续慢慢不行。
第一个原因:市场需求结构发生巨变,大容量数据存储需求爆发
目前,电子产品功能简单,固件代码体积很小,几十KB、几百KB NOR就能满足需求,市场需求以小容量代码存储为主。
此时NOR如鱼得水。
但是消费电子浪潮很快到来,数码相机,数码摄像机、MP3、闪存卡、便携式多媒体终端。这类产品需求不再是‘存放几十KB程序’,而是存放数十MB、上百MB影音数据。
他一直想做的数码相机存储卡就是这样。
用NOR闪存做存储卡?
想都不要想,堆积出来几十MB,那得多少钱,得造多大?还不如用磁光盘呢。
存放大容量连续数据流,客户最敏感指标就是单位比特成本。
NAND密度更高,芯片更便宜,天然适配。
NOR容量做大之后价格居高不下,消费者无法接受。
市场最大增量空间,全部落入NAND擅长的赛道。
增量市场丢失,NOR只能固守存量小容量固件市场,增长空间被锁死。
过两三年,易飞还想做出MP3,再过几年要做U盘,再往后的智能手机,这些都需要NAND闪存,这也是他换来NAND专利,明年就开始研发的原因。
把NAND闪存这个赛道给锁死,将来可以换来多少技术?没技术可换的情况下,就是专利授权也可以躺赚啊。
制裁自己?
他们做梦去吧。
就是有流氓国家强制专利授权,他们进不了华夏市场,也要他们半条命,何况他们敢强制专利授权吗?
杨安贵说道:“也就是说,不是NOR本身技术变差,而是市场主流需求变了。”
“正是这个道理。”
易飞继续说道,“需求赛道分化,行业分裂成两个独立市场,小容量代码存储→NOR持续保有一席之地,大容量数据存储→NAND成为唯一性价比方案。未来全球存储市场增量绝大部分来自大容量数据存储,NOR自然从‘通用主流闪存’退化成‘细分专用闪存’。”
杨安贵说道:“易总,两种闪存还是互相代替不了啊。”
“自然代替不了。”
易飞说道:“但我们找到了性价比更高的替代方案:NAND +小型NOR/串行EEPROM +内存缓存。”
“简单来说:启动固件、引导代码放在极小容量NOR;主体大容量程序、媒体数据存放在NAND。上电之后,NAND内程序载入内存运行,不需要整块系统全部使用大容量NOR。”
“这套架构,绝大多数设备不需要大容量NOR。只需要一颗小型NOR做启动引导,大容量存储全部采用廉价NAND,直接抽走大容量NOR最大一块市场。”
这是未来厂商采用的通用手段。
自己走这个方向自然没有问题。
赵丽丽说道:“我们未来产品路线也遵循这个分化逻辑。工控设备、通信模块、测试仪器固件,使用小型NOR;多媒体数据流存储、大容量存储卡,全部搭载自研NAND。两条赛道分开看待,不否定NOR价值,但不把主力资源投入上限有限的NOR路线。”
杨安贵说道:“赵老师,我们换来了NAND的专利授权,却没有NOR的专利授权,以后我们需要NOR闪存,还是得需要向国外厂商购买。”
这本身没有问题。
哪个下游厂商不是这么做的?
目前公司也是要买各种芯片的。
NOR闪存芯片还是不受限的,就是比较贵而已。
但以易总的做事风格,能自己做的就自己做,不仅仅是为了节省成本。
就是要和国外大厂叫板。
离了他们,我们一样什么都能干。
易飞说道:“我们也开发NOR闪存啊,没有专利就想办法避开他们的专利,我们另起一条更方便快捷的路就是,其实NAND闪存也一样,没有专利授权,我们也一样做,就是换的时候顺便要来的,无所谓的事。