NAND闪存 – 多芯片系统验证的关键元件

NAND 闪存简介

NAND 非易失性存储是支持固态驱动器 （SSD）、手机存储、嵌入式存储卡、USB 设备等的技术

与RAM（例如DRAM，SRAM）相比，非易失性存储器（NVM）在断电时保留其包含的数据

NVM 对工业用户很有吸引力，因为它们需要一种存储解决方案，即使在断电时也能帮助保护数据

NAND闪存的类型

NAND闪存上的位密度随着时间的推移而变化。早期的NAND设备是单层单元（SLC）闪存。这表明每个闪存单元存储一个位。使用多层单元（MLC），闪存可以为每个单元存储两个或更多位，因此位密度会增加。听起来不错，但MLC也有缺点：使用MLC NAND，允许多种电气状态也会导致更高的错误率和更低的耐用性。一些设备允许您在部分（或）所有存储上修改为伪 SLC （PSLC） 模式。

这可能会减小存储的尺寸，同时增加设备的耐用性。由于闪存的价值取决于其芯片面积，因此如果通常在同等区域内存储更多数据，闪存将更具成本效益。NAND闪存主要有四种类型：单层单元（SLC），多层单元（MLC），三级单元（TLC）和四级单元（QLC）。

3D NAND 技术

在过去的十年中，3D NAND或垂直NAND一直是闪存市场最大的创新之一。闪存制造商开发了3D NAND，以解决2D NAND缩小尺寸以降低成本实现更高存储密度时遇到的问题。它还会带来更高的速度、更好的耐用性和更低的燃料规格。与2D NAND不同，制造商决定将单元堆叠在不同的维度上，从而产生3D NAND，其中单元垂直堆叠。堆叠消除了电池变小时发生的电干扰。更高的存储密度允许更高的存储容量，而不会大幅增加价格。3D NAND 还提供更好的耐用性和更低的功耗。

3D NAND

如今，大多数主要的SSD供应商都销售3D NAND SSD。例如，三星已使用该技术将8 TB闪存加载到其最新的NVMe NF1 SSD中。一些领先的3D NAND闪存制造商包括英特尔公司，三星海力士，SK和东芝的合作伙伴西部多媒体公司。总体而言，NAND是一种极其重要的存储技术，因为它以较低的每比特成本提供快速的擦除和写入时间。各种工业，如数据中心、电信、汽车、从 HDD 过渡到 SSD，这种过渡正在帮助 NAND 技术发展并满足消费者不断增长的存储需求。

NAND闪存的主要特点

内存验证挑战与 Synopsys 验证解决方案：

设计 NAND 闪存 IP 存在各种挑战，但 Synopsys 验证解决方案克服了所有这些挑战：

验证挑战	新思科技验证解决方案
内存大小不断增长	Synopsys 可配置内存解决方案提供各种密度范围验证 - ONFI VIP，如 LUN、目标、块、页和每页数据字节数
更高的速度支持	通过提供3600MT的最高速度，双向源同步DQS和可扩展的I / O接口使更快的NAND闪存接口成为可能
多控制器设计	Synopsys VIP 的可配置参数页面为控制器提供了器件的所有相关功能，以便更快地进行设计、鉴定和测试。参数页面通过描述修订信息、功能、组织计时和其他特定于供应商的数据来解决设备之间的不一致问题
接口切换	存储器解决方案提供异步和源同步模式之间的切换
小尺寸	先进的芯片选择功能，可减少芯片使能 （CE） 引脚的数量，从而减少控制器引脚的数量，从而提高 PCB 布线效率 Synopsys VIP 支持CE_n引脚缩减机制 - 主机中的单个CE_n引脚可由多个 NAND 目标共享，从而显著减少主机所需的CE_n引脚
供应商支持	来自顶级公司的广泛市场支持，包括美光、三星、赛普拉斯、华邦、铠侠以及相应供应商特定的零件支持功能
调试时间	与威尔第协议分析器、跟踪文件、调试端口、详细错误消息的本机集成
多种覆盖模式	内置覆盖模型和验证计划 配置使随机测试平台能够完全覆盖所有配置、所有供应商组件

范围

所有主要的闪存制造商都在积极采用不同的方法，以缩减每一点闪存的价值，同时仍然创建在各种应用中有用的产品。积极的研究继续扩展3D NAND闪存中的垂直层数。虽然15nm似乎是当今NAND闪存最不成功的节点，但闪存光刻节点的缩小仍在追求。此外，还将积极探索将MLC和TLC技术与3D NAND闪存相结合，许多制造商已经取得了成功。随着新技术的到来，我们可能很快就会看到存储字节知识和垂直层的存储单元，达到256层甚至更多。

在当今的市场上，NAND闪存产品可以通过两种接口购买：开放式NAND闪存接口（ONFI）和切换NAND接口（TNAND，3DNAND）。适用于 NAND 闪存的 Synopsys® 验证 IP 提供了一套全面的协议、方法、验证和生产力功能，使用户能够实现加速验证收敛。此外，Synopsys 验证解决方案允许通过多种选项随机化用户所需的闪存配置，以满足 IP 和 SoC 级要求，并支持三星、美光、华邦、东芝和铠侠的各种供应商定义的部件。

Synopsys VIP 与 Synopsys Verdi Protocol Analyzer 调试解决方案以及 Synopsys Verdi®® Performance Analyzer 原生集成。Synopsys VIP 可以在运行时动态切换速度配置，并包括一组广泛且可自定义的帧生成和错误注入功能。

在 SoC 上运行系统级有效负载需要更快的基于硬件的预硅解决方案。Synopsys 事务处理器、内存模型、混合和虚拟解决方案基于 Synopsys IP 支持在业界最快的验证硬件系统 Synopsys ZeBu® 和 Synopsys HAPS® 上实现各种验证和确认用例。

审核编辑：郭婷