文献综述-基于IDE接口的电子硬盘设计.docVIP

基于IDE接口的电子硬盘设计 一、闪存（Flash Memory）技术发展现状 闪速存储器（Flash Memory）是一类非易失性存储器NVM（Non-Volatile Memory）即使在供电电源关闭后仍能保持片内信息；而诸如DRAM、SRAM这类易失性存储器，当供电电源关闭时片内信息随即丢失[1]。Flash Memory集中了其它类非易失性存储器的特点：与EPROM相比较，闪速存储器具有明显的优势——在系统中具有电可擦除和可重复编程的特性，而不需要特殊的高电压（某些第一代闪速存储器也要求高电压来完成擦除和/或编程操作）；与EEPROM相比较，闪速存储器具有成本低、密度大的特点。其独特的性能使其广泛地运用于各种嵌入式系统，如PC及外设、电信交换机、蜂窝电话、网络互联设备、仪器仪表和汽车器件，同时还包括新兴的语音、图像、数据存储类产品，如数字相机、数字录音机和个人数字助理（PDA）[2]。 目前全球各大Flash Memory生产商采用的主流技术为NAND和AND两种。 1、NAND技术 Samsung、TOSHIBA和Fujistu支持NAND技术Flash Memory。这种结构的闪速存储器适合于纯数据存储和文件存储，主要作为SmartMedia卡、CompactFlash卡、PCMCIA ATA卡、固态盘的存储介质，并正成为闪速磁盘技术的核心。 NAND技术Flash Memory具有以下特点：（1）以页为单位进行读和编程操作，1页为256或512B（字节）；以块为单位进行擦除操作，1块为4K、8K或16KB。具有快编程和快擦除的功能，其块擦除时间是2ms；而NOR技术的块擦除时间达到几百ms。（2）数据、地址采用同一总线，实现串行读取。随机读取速度慢且不能按字节随机编程。（3）芯片尺寸小，引脚少，是位成本(bit cost)最低的固态存储器，将很快突破每兆字节1美元的价格限制。（4）芯片包含有失效块，其数目最大可达到3~35块（取决于存储器密度）。失效块不会影响有效块的性能，但设计者需要将失效块在地址映射表中屏蔽起来[3]。 2、AND技术 AND技术是Hitachi公司的专利技术。Hitachi和Mitsubishi共同支持AND技术的Flash Memory。AND技术与NAND一样采用“大多数完好的存储器”概念，目前，在数据和文档存储领域中是另一种占重要地位的闪速存储技术。 Hitachi和Mitsubishi公司采用0.18μm的制造工艺，并结合MLC技术，生产出芯片尺寸更小、存储容量更大、功耗更低的512Mb-AND Flash Memory，再利用双密度封装技术DDP（Double Density Package Technology），将2片512Mb芯片叠加在1片TSOP48的封装内，形成一片1Gb芯片。HN29V51211T具有突出的低功耗特性，读电流为2mA，待机电流仅为1μA，同时由于其内部存在与块大小一致的内部RAM 缓冲区，使得AND技术不像其他采用MLC的闪速存储器技术那样写入性能严重下降[4]。 存储器的发展都具有更大、更小、更低的趋势，这在闪速存储器行业表现得尤为淋漓尽致。随着半导体制造工艺的发展，主流闪速存储器厂家采用0.18μm，甚至0.15μm的制造工艺。借助于先进工艺的优势，Flash Memory的容量可以更大：NOR技术将出现256Mb的器件，NAND和AND技术已经有1Gb的器件；同时芯片的封装尺寸更小：从最初DIP封装，到PSOP、SSOP、TSOP封装，再到BGA封装，Flash Memory已经变得非常纤细小巧；先进的工艺技术也决定了存储器的低电压的特性，从最初12V的编程电压，逐渐下降到5V、3.3V、2.7V、1.8V单电压供电。这符合国际上低功耗的潮流，更促进了便携式产品的发展[5]。 另一方面，新技术、新工艺也推动Flash Memory的位成本大幅度下降：采用NOR技术的Intel公司的28F128J3价格为25美元，NAND技术和AND技术的Flash Memory将突破1MB 1美元的价位，使其具有了取代传统磁盘存储器的潜质。 世界闪速存储器市场发展十分迅速，其规模接近DRAM市场的1/4，与DRAM和SRAM一起成为存储器市场的三大产品。Flash Memory的迅猛发展归因于资金和技术的投入，高性能低成本的新产品不断涌现，刺激了Flash Memory更广泛的应用，推动了行业的向前发展。 由于Flash Memory可用作固态大容量存储器，且它与普通硬盘相比，可靠性及耐用性好，抗冲击、抗振动能力强，功耗低。因此，随着Flash Memory集成度不断提高，价格不断降低，使其在便携机上取代小容量硬盘已成为可能[6]。目前研制的Flash Memo