深入探討MK米客方德 SD NAND磨損均衡技術(shù)

什么是SD NAND？

SD NAND是一種創(chuàng)新的存儲(chǔ)芯片，可直接貼片，又名貼片式SD卡、貼片式TF卡、貼片式T卡、貼片式內(nèi)存卡、SD Flash、NAND Flash等。它將傳統(tǒng)的TF卡技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢灾苯淤N片使用的芯片形式，為電子設(shè)備設(shè)計(jì)帶來(lái)了更多的靈活性和便利性。

上次MK給大家講解了MK SD NAND異常掉電保護(hù)機(jī)制，不少的工程師朋友們對(duì)此挺感興趣，今天再和大家聊一聊SD NAND內(nèi)部的另外一個(gè)核心技術(shù)SD NAND：磨損均衡（Wear Leveling）。

SD NAND內(nèi)部主要由NAND Flash和Flash Controller組成，大多數(shù)人把NAND FLASH叫做閃存，是一種長(zhǎng)壽命的非易失性的存儲(chǔ)器，即使在斷電情況下仍能保持所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息。此外，SD NAND還在其內(nèi)部集成了主控，用于完成擦寫(xiě)均衡、壞塊管理、ECC校驗(yàn)等功能。整體的架構(gòu)如下所示。

而磨損均衡 (Wear Leveling)，就是讓SD NAND中的每個(gè)閃存塊的擦除都保持均衡。每一個(gè)閃存都是有壽命的，Nand Flash在架構(gòu)上可以分為SLC、MLC和TLC。三者的區(qū)別如下：

SLC英文全稱為Single-Level Cell，即1bit/cell，每一個(gè)單位存儲(chǔ)一位數(shù)據(jù)。速度快壽命長(zhǎng)，價(jià)格貴（約MLC的3倍以上的價(jià)格），約10萬(wàn)次擦寫(xiě)壽命。

MLC全稱為 Multi-Level Cell，即2bit/cell，每一個(gè)單位存儲(chǔ)二位數(shù)據(jù)。速度一般壽命一般，價(jià)格一般，約3000-10000次擦寫(xiě)壽命。MLC通過(guò)使用大量的電壓等級(jí)，每個(gè)單元儲(chǔ)存二位數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)密度比較大。因此，MLC架構(gòu)可以有比較好的儲(chǔ)存密度。

TLC全稱為 Trinary-Level Cell，即3bit/cell，也可以叫8LC，需要訪問(wèn)的時(shí)間更長(zhǎng)，因此傳輸速度更慢。TLC價(jià)格便宜，但是速度慢壽命短，約1000次擦寫(xiě)壽命。

如果用戶數(shù)據(jù)在某些閃存塊上頻繁的被使用，達(dá)到一定的寫(xiě)入/擦除次數(shù)后，那么SD NAND就會(huì)英年早逝。相反，有了磨損平衡技術(shù)，每一個(gè)閃存塊都能雨露均沾，這樣就提高了產(chǎn)品的使用壽命。

業(yè)界的磨損均衡算法，主要有動(dòng)態(tài)磨損均衡和靜態(tài)磨損均衡。動(dòng)態(tài)磨損平衡算法是把熱數(shù)據(jù)寫(xiě)到年輕的塊上,即在拿一個(gè)新的閃存塊用來(lái)寫(xiě)的時(shí)候，挑選擦寫(xiě)次數(shù)小的；靜態(tài)磨損平衡算法是把冷數(shù)據(jù)寫(xiě)到年老的塊上，即把冷數(shù)據(jù)搬到擦寫(xiě)次數(shù)比較多的閃存塊上。兩者各有優(yōu)缺點(diǎn)，MK SD NAND則是采用動(dòng)態(tài)與靜態(tài)磨損結(jié)合的磨損均衡管理算法，實(shí)現(xiàn)最佳的均衡效果。

MK是一家專注于嵌入式存儲(chǔ)的企業(yè)，研發(fā)中心設(shè)在臺(tái)灣，在深圳、香港、合肥設(shè)有營(yíng)運(yùn)據(jù)點(diǎn)。MK的產(chǎn)品涵蓋了各種主流的容量和接口，SD NAND、eMMC、存儲(chǔ)卡廣泛應(yīng)用于工業(yè)、車載、醫(yī)療、電力、智能穿戴等領(lǐng)域，并可提供客制化的存儲(chǔ)解決方案。

在存儲(chǔ)行業(yè)還有很多的知識(shí)、技術(shù)需要不斷的學(xué)習(xí)與沉淀，希望未來(lái)能夠和大家一起進(jìn)步，探索存儲(chǔ)未知空間。