Flash Memory中文名称为快闪存储器、快闪记忆体，或闪存。顾名思义，就是在瞬间改变储存的数据，且可以连续更改数千次到数十万次，储存在其中的数据可保存约10年。快闪存储器被视为是一种Solid State的储存装置。所谓的Solid State的储存方法，就是指在存取数据的过程中，全部都是由电子的移动来进行，而没有机械式的移动。近年来，随着写入速度高容量及单位信元价格下降等因素，对声音和影像等数据如MP3的储存也成为快闪存储器技术发展的另一主流。由于NoteBook、Cellphone、PDA、数码相机等可携带式电子产品的使用，小型储存元件的重要性与日俱增，Flash Memory担当数码产品数据仓库的作用越来越明显。

Flash Memory主流架构

Flash Memory并不需要不断充电来维持其中的数据，但是每当数据更新时必须以blocks为单位加以覆写，而非逐个byte写入，Block的大小从256kB到20MB不等。就Flash存储器的结构，主要分成NOR、NAND及EE-NOR三大主流架构，其技术特色有些差异。

NOR型态：这是由英特尔所发展的架构，读取速度较快，而且可在单位区块(Block)上进行指令程式的读取/写入，其特性为高电压、较长的抹除时间以及较大量的抹除区块。此类型产品大都应用在程式指令的储存与读取/写入以及PC Card储存卡。1998年初英特尔发表多信元(Multi Level Cell)技术的Flash存储器——Strata Flash，不仅将储存容量大幅提升，更可作为数据储存，进一步扩大了NOR型态技术的市场价值及应用领域。

NAND型态：由东芝(Toshiba)所发展的架构，读写数据速度较慢，但具有较小储存单元(Memory Cell)，在相同密度下，成本较NOR型态低。适用于更高容量的产品开发及大量储存装置上，可用以替代磁碟机在可携式市场的地位，或作为消费性电子产品数据储存用。

EENOR型态：针对NOR型态加以改良，使其在相同储存格面积下，能够在更小的单位区块上进行读取/写入动作。不但可提升整体运作速度，更可满足低电压与低功率的运作要求。由于具有NOR型态的高速效能，而适用于个人电脑程式指令储存，能缩短指令读取/写入时间；此外它还有低电压及低功率的特性，亦被广泛应用于可携式及无线通讯产品上。

虽然快闪存储器由EEPROM演化而来，但是价格较便宜且信元密度较高，所以会成为EEPROM的替代品。目前快闪存储器多用于PC Card储存卡，主机板和Smart Card。近年来，随着写入速度、高容量及单位信元价格下降等因素，对声音、影像等数据(例如MP3、手机)的储存也成为快闪存储器技术发展的另一主流。

Flash Memory储存卡

目前，消费类电子产品呈现出体积小、重量轻、携带方便和低能耗等特点。尽管硬盘是常见的储存设备，但不适合在小型移动设备和消费电子中应用。在消费电子研发之初，开发商就开始设计一种新型永久性、体积小且功耗小的储存媒介来满足消费电子产品的特定需求。Flash Memory起源于日本，随之巨大的市场前景立即吸引美国的一些传统芯片生产商纷纷投入到该领域，如Intel公司和AMD公司等。美国的芯片开发商由于过去在CPU设计和生产领域有先进的技术积累，它们研发的Flash Memory产品很快就占据了相当大的市场份额。

不同的应用领域对Flash Memory有不同的需求。例如数码相机追求大容量的存储器，以便保存数量巨大的相片；而手机等通信设备则更渴望高速的数据读写速度，从而在无线上网和手机游戏中能吸引更多的用户。为了满足不同应用领域的特定需求，Flash Memory产品和标准目前正在呈多样性发展，产生了多个与之相关术语，如SM(Smart Media)卡、CF (Compact Flash)卡、MMC(Multi Media Card)卡、SD(Secure Digital)卡和记忆棒(Memory Stick)等。

(1)CompactFlash

CompactFlash存储器超小型、可靠、可移动，这解决了对于目前或下一代消费性电子，和数字相机数据所需面对的贮存问题。重量轻，体积只有传统PCMCIA的1/4大。精巧密实的体积、坚固、单一电源和低能源要求，使得CompactFlash成为数码相机、手上电脑、手机和贮存数据时最常用来储存的类型。MagicRAM  CompactFlash的特性为平均每百万小时间才会有失效率，换算起来，代表即使超过100年以上都不会有失误。由1992年发展至今，由最初只有4MB容量伸展至现时最高拥有1GB容量。当年号称体积细少，而且耗电容低，体积大约只有36.4×42.8×3.3mm，直到现在仍然广被采用。现在CompactFlash甚至还分Type I & II两种，虽然Type II的容量较大，但是相对而言耗电量也较高，故大部份DC的CompactFlash都只支持Type I，只有一些专业级的单镜反光数码相机才支持Type II。相对于其他种类的储存卡，CompactFlash的读写速度都比其他卡快(4-5MB/Sec)，且由于较多生产商支持，比起SM和Memory Stick，CompactFlash较为普及。

(2)Memory Stick

Memory Stick不太普及，因为这是由SONY自行研发，只有SONY自家产品才会使用，如Notebook Computer，由于是SONY独自生产，价钱比较昂贵，幸好SONY开始对外开放MS卡的生产，价钱可望下降。Memory Stick最大优点是其细小的体积。

(3)SmartMedia

所谓的SmartMedia，其实就是指Solid-state floppy-disc card (SSFDC)，最早由Toshiba公司所研发。SmartMedia的一般规格为45×37×1mm，是所有的小型储存装置中，最小最薄的。因为SM并没有把存储器控制单元放进卡内，而是要电子产品设计中放进存储器控制单元。其容量大小最大为128MB，存取速度通常为1.5MB/Sec。SmartMedia通常也是运用在数字相机、个人数字助理(PDA)、MP3随身听等电子产品上，以及银行的IC卡也有运用类似的技术。

(4)Secure Digital

Secure Digital Card也是使用快闪存储器的小型储存装置，跟其他快闪存储器比较起来，Secure Digital Card除了有邮票般(32×24×2.1mm)的大小外，其数据的高保密性，低耗电量，让它的市场潜力被看好。Secure Digital Card目前常见最大的容量到达128MB，而且存取速度高达3.2MB/sec。Secure Digital Card目前也是被用来当作数字相机，PDA、MP3随身听等电子产品的存储器。

(4)Microdrive

Microdrive所使用的媒体为CompactFlash，但他的储存单元并不是像CompactFlash卡的快闪存储器，它是一个像铜板一般大小的硬碟，除了使用传输媒体不同之外，它跟一般的的硬碟没有两样。而关于读取速率方面，则是有如五倍速的烧录光碟机一般。因此Microdrive并不是一种相当便利读取的储存装置，其优势是在于其高于一般储存卡的容量有数倍之多。

NAND与NOR

Flash Memory内部构架和实现技术可以分为AND、NAND、NOR和DiNOR等几种，但目前以NAND和NOR为主流。NOR技术是由Intel公司1988年首先推出，NAND技术是由东芝公司1989年发明。

NAND技术在设计之初是为了数据储存应用，NOR则是为了满足程序代码的高速访问，并且支持程序在芯片内部运行。目前关于两种技术的发展前景讨论很激烈，各种观点很多。客观来看，二者各有优势和不足。NOR工作电压低、随机读取快、功耗低、稳定性高；而NAND则写回速度快、芯片面积小，特别是容量大有很大优势。
 
页(page)是NAND中的基本存贮单元，一页一般为512个字节，多个页面组成块。不同存储器内的块内页面数不尽相同，通常以16页或者32页比较常见。块容量计算公式比较简单，就是页面容量与块内页面数的乘积。根据Flash Memory容量大小，不同存储器中的块、页大小可能不同，块内页面数也不同。例如8MB存储器，页大小常为512B、块大小为8KB，块内页面数为16。而2MB的存储器的页大小为256B、块大小为4KB，块内页面数也是16。NAND存储器由多个块串行排列组成。实际上，NAND型的Flash Memory可认为是顺序读取的设备，它仅用8比特的I/O端口就可以存取按页为单位的数据。NAND在读和擦写文件、特别是连续的大文件时，速度相当快，但随机存取速度则比较慢，因为它不能按字节写。

NAND Flash设备易有坏块，为了补偿可能存在的坏块，通常在设计、生产时在规定的储存容量外另附加约2%大小的额外储存空间。NAND Flash用一个控制器管理坏块，当出现坏块控制器将数据转移到预定空闲储存区间，该过程对用户是透明的。

NOR的储存构架与PC机中的内存条技术类似，是一种并行的构架。由于单个芯片的储存容量提高困难，整个NOR芯片的储存容量较同时期的NAND小。过去NOR多采用单层储存单元排列，如今Intel公司采用多层储存单元(multi-level cell)排列技术，以此提高单位面积存储器的容量。

另外，Intel还计划采用提高芯片集成度的方法来提高NOR类型存储器的容量。NOR中多个储存单元是并行连接起来，可以允许特别快的实现随机字节访问。通常NAND在容量上占优势，NOR适合在容量要求小、但随机字节读写快的应用领域。

由于NOR和NAND在储存单元组织上的差异，二者的寻址方式差异较大。NAND的地址分为三部分:块号、块内页号、页内字节号。一次数据访问，NAND一般是经过三次寻址，先后确定块号、块内页号和页内字节号，至少占用三个时钟周期，因此随机字节读写速度慢。而NOR的地址线足够多，且储存单元是并列排布，可以实现一次性的直接寻址。另外，由于NOR的数据线宽度很大，即使容量增大，它的数据寻址时间基本上是一个常量，而NAND则比较困难。总之在数据传输速度上，NOR无论是在随机读取还是连续传输速度上都比NAND快，但相对而言，在连续大数据传输速度上，二者差异较小。从产品成本来看，NOR Flash的平均每MB成本是NAND Flash成本的3-4倍。成本价格的巨大差异，导致NOR容量增长比NAND困难。NOR Flash适用代码高速访问与执行，因此移动电话是NOR最常见的应用环境。

近来关于NOR和NAND技术的竞争很激烈。支持NAND技术的公司主要是美国的SanDisk、日本的东芝公司和韩国的三星公司等。由于市场对大容量存储器的需求大于对数据读写速度的需求，目前NAND的销售量比NOR大，且增长速度也高一些。三星公司是目前全世界最大的Flash Memory提供商、东芝是第三大提供商。NAND提供商在固守传统NAND应用领域的同时，开始追求传统的NOR应用领域，如手机、PDA和电视机的机顶盒系统。相反NOR支持者，如英特尔和AMD，正在通过加强整合蜂窝结构和毫微工艺来维护NOR应用领域。二者竞争激烈且开发商都有取代对方的欲望，但客观的评价是：由于NOR和NAND在技术上具有互补性，二者将长期共存。

Flash Disk

自1973年可实用硬盘发明以来，硬盘的储存容量一直保持飞速发展，可靠性不断提高，是桌面计算机和大型机中最重要的外存储器。特别是九十年代以来，以硬盘为基本构件的海量信息储存技术又有了新发展。磁盘阵列(RAID)、附网储存技术(NAS)和储存局域网(SAN)技术的发明，使硬盘作为最重要外存储器的地位进一步加强。硬盘采用盘片高速旋转(普通硬盘高达5400转/min、7200转/min，甚至10000转/min)、磁头作径向移动的数据读取方式，因此导致硬盘故障率比较高。运动部件，如硬盘中的盘片和磁头，是导致设备故障和电子、机械延迟的最大原因。硬盘中执行一次数据读写操作的时间周期分为三部分寻道时间、旋转等待延时和数据传输时间。无论读写数据的大小，前两个步骤是必须执行的，而这两个步骤一般耗时0.5ms以上。硬盘内部有马达、盘片等器件，导致体积较大。目前常见的硬盘尺寸为3.5吋、2.5吋和1.5吋三种。众多的机械运动器件，导致硬盘功耗较大。

Flash Disk的特征是低功耗、大容量、数据访问速度高。由于Flash Disk内部没有高速运动的机械部件，它可以在剧烈振动的环境中工作，因此在工业控制、交通运输、航天领域，特别是军事上有很大的应用价值。测试结果表明：Flash Disk可在零下45摄氏度到零上85摄氏度的温度环境中正常工作，这是硬盘难能实现的。

Flash Disk执行一次数据读写的周期比硬盘短。即使是较慢的NAND型Flash Memory作为储存载体的Flash Disk执行一次数据访问的周期大致为15-30μs，比起硬盘的5ms，显然快得多。有统计数据表明：除少数嵌入式系统需要储存多媒体文件外，绝大多数嵌入式系统对容量的需要不超过256MB。这个特定的应用需求，恰好弥补了Flash Disk与普通硬盘在容量大小比较上的不足。随着Flash Memory价格持续下降，容量不断增大，使用256MB以下的Flash Disk正在成为降低嵌入式设备系统成本的有效手段之一。

Flash Disk控制器可以是一个简单的ASIC，或能提供线性Flash简单接口的可编程逻辑部件。Flash Memory的类型决定控制器类型的选择。终端用户可根据自己的实际需求，灵活的选择控制器。当然将来系统升级方便以及多个器件提供商的支持还是应使用标准的模块部件和连接器。选择标准的组件和Flash技术通常包括以下四个关键需求：接口、能力、机械约束和先进的需求。部分嵌入式系统仍需要通过IDE接口或者SCSI接口和主机通信，以保持对已有系统的支持。在实现支持SCSI接口的Flash设备时,通常需要增加一个从SCSI接口转换到IDE接口的可编程逻辑设备。

商用Flash Disk包括两种类型：Flash Disk Modules和Disk-on-chip。Flash Disk Modules集成了一个标准的40或44针的IDE连接器，可直接插到主板上。Flash Disk Modules省去了大量的IDE接口连接线，能够显着提高系统的可靠性以及降低系统抗噪声能力。Disk-on-chip类型支持启动自举，但它的交互性略差。Flash Disk产品都可以直接插到主板上，属于Flash Disk Modules类型。

Flash Memory的两大应用为移动储存设备，以及移动电话等便携式消费电子设备。从某种程度上讲，Flash Memory早已经与我们的生活息息相关。如果没有Flash Memory，就没有手机的无线通信；没有Flash Memory就没有方便、便宜的U盘、MP3/MP4播放机和数码相机等。预计用不了几年，Flash Memory还将彻底取代移动硬盘（HDD），并出现在工业、军事等其它领域。