NAND Flash和NOR Flash的差别

01后浪-NAND

NAND Flash 和NOR Flash 的差别在哪儿呢？从字面意思上看， NAND = not AND(与非)，NOR = not OR(或非)，也有可能是NMOS AND/OR。同为非挥发存储器，NOR 与NAND 存储逻辑的差异导致二者的应用场景有很大不同。NOR 的优势在于随机读取与擦写寿命，因此适合用来存储代码；NAND 的优势在于单位比特成本，花同样的钱可以获得更大的容量。

NOR vs NAND

NOR FLASH 最大的劣势就是单元面积太大，导致其成本下降困难。幸亏NOR 的发明人(Fujio Masuoka, Toshiba ENG)又发明了 NAND 。NAND 的单元面积小，后来又有多比特技术(MLC/TLC/QLC)与3D堆叠加持，单位比特成本得以大幅下降。因此在消费电子存储领域，包括 手机/SSD/MicroSD等，NAND Flash 是绝对的霸主。不过也有例外，任天堂的游戏卡还在用 ROM(只读存储器) 。

02NOR/NAND结构差别

NAND的Cell结构就像是并排的羊肉串。

而NOR的Cell结构则像是晾衣架。

说正经的，简略的Cell(存储单元) Layout及威廉希尔官方网站 原理图(Schematic)如下。

考虑到许多像我一样缺乏三维空间想象力的人，我制作了如下的三维结构示意图(PPT源文件可在公众号内回复"知乎"获取)。

NOR Structure: 侧视图及俯视图

2D NAND Structure: 侧视图及俯视图

03魔幻现实

近年来，一直活在论文与新闻里的PCM(X-Point)/MRAM/ReRAM等新型存储器已陆续或即将进入大规模量产(目前唯一能量产X-point只有Intel，技术实力不容置疑

不过这些新型存储器都有各自的应用场合，暂时并没有动摇DDR 和Flash 的市场根基。但随着第5代3D NAND(128层)进入量产，第2代3D NAND(48层)的技术壁垒已经不复存在。这时候一开始被三星拿出来与X-point竞争并被打的体无完肤的Z-NAND忽然灵魂附体，成为被热捧的对象。东芝(现在叫铠侠，真难听)和西数在去年也推出了类似的产品——XL-FLASH。Z-NAND/XL-FLASH被称为低延迟NAND，其本质其实是3D NAND SLC，号称具有250,000次的擦写次数！！！同时，随着晶圆制造设备国产化的推进，3D NAND的制造成本还将进一步的降低。综合这些信息，我仿佛看到躲在汽车、机顶盒与任天堂游戏机里的NOR Flash 正在瑟瑟发抖。

在可预见到的未来，宁静许久的存储器市场势必将硝烟再起，3D NAND一统江湖的日子也许真的不远了...

04科普小知识-热载流子注入

补充资料 ：[NAND Flash] Flash存储原理之热载流子注入原理

与NAND 不同，NOR Flash 采用热载流子注入的方式进行Program。热载流子注入(HCI, Hot Carrier Injection)与普福勒-诺德海姆隧穿最大的区别在于：前者是电子在漏端(Drain)获得足够的能量翻越势垒进入浮栅(FG, Floating Gate)，就好像爬山；后者是电子穿过势垒进入浮栅，就好像穿山隧道。

1979年梁孟松的导师-胡正明先生提出著名的"幸运电子"模型理论，用以解释沟道热电子效应(CHE, Channel Hot Electron)。

(CHE与HCI，傻傻分不清楚el

幸运电子模型有点像3000米障碍跑。电子是运动员，沟道(Channel)是跑道，各种散射(比如杂质)等导致电子减速的因素是障碍。

两个"电子"竞速

电子从源极(Source)出发，在沟道的横向电场中获得加速度，到达漏极(Drain)后又被栅极(Gate)的垂直电场拉上来。途中遇到任何的意外，比如碰撞，都会使电子减速而导致其到达Drain时的能量不足以翻越势垒。越过势垒的电子也可能会落入沟道氧化物(Channel Oxide)中的电荷陷阱(Charge Trap)里而败下阵来。最终能够到达浮栅(FG)的电子非常之少(所以很幸运)，由此，热载流子注入的编程效率较低也就不难理解了。