Managed NAND – eine Alternative zu NOR-Flash-Bausteinen

MP3-Player, Mobiltelefone und Speicherkarten haben die NAND-Technik populär gemacht. Ihr großer Vorteil: hohe Speicherdichten zu günstigen Preisen im Vergleich zur NOR-Technik. Doch der schnelle Fortschritt mit immer kleineren Prozessgeometrien und den damit verbundenen Umständen erschweren...

MP3-Player, Mobiltelefone und Speicherkarten haben die NAND-Technik populär gemacht. Ihr großer Vorteil: hohe Speicherdichten zu günstigen Preisen im Vergleich zur NOR-Technik. Doch der schnelle Fortschritt mit immer kleineren Prozessgeometrien und den damit verbundenen Umständen erschweren oder verhindern gar den Einsatz dieser Produkte in industriellen Applikationen. Abhilfe schafft das Managed NAND (e-MMC, embedded Multi-Media-Card), denn hier adaptiert der integrierte Controller die technischen Veränderungen.

NAND-Speicher sind in Pages und Blöcken aufgeteilt (Bild 1). Die Page-Größen variieren dabei von 512 byte bis zu 4 Kbyte bei größeren Flash-Bausteinen. Mehrere Pages sind zu einem Block gruppiert. Bei kleinen Speichern beträgt die Blockgröße 16 Kbyte, bei höheren Dichten 512 Kbyte.

Eine Page ist die kleinste programmierbare Einheit; das Löschen erfolgt nur blockweise. Die Programmier- und Löschzyklen sind auf 100 000 Zyklen bei der SLC-Technik (Single Level Cell) und bis zu 10 000 Zyklen bei der MLC-Technologie (Multi Level Cell) spezifiziert. Nach diesen Zyklen lassen sich die Zellen weiterhin programmieren. Dabei erhöht sich die RBER (Raw Bit Error Rate) jedoch geringfügig.

Jede Page ist ein weiterer Bereich zugeordnet, die Spare Page. Hier werden vom Hersteller die „Bad Blocks“-Markierungen (defekte Blöcke) abgelegt. Diese sind bereits zum Zeitpunkt der Auslieferung vorhanden und müssen später von der Treiber-Software berücksichtigt werden. Für die Zugriffssteuerung sind NAND-Controller notwendig; der Datenbus hat üblicherweise eine Datenbreite von 8 bit oder 16 bit.