Model4芯片是一款高性能的全高清顯示和智能控制SOC，采用國產自主 64 位高算力 RISC-V 內核，提供了豐富的互聯外設接口，具備大容量存儲和極強的擴展性。片內存儲BROM 32KB、SRAM 96KB以及DRAM SiP 16bit KGD（兩種規格可選：DDR2 512Mb、 DDR3 1Gb），存儲接口QSPI 支持 SPI NAND Flash / SPI Nor Flash，支持eMMC5.0接口。

如此多的存儲器和存儲接口，究竟有何區別？本文將以半導體存儲類型為主線，帶大家了解各個存儲器的特點、優勢以及聯系。

一、半導體存儲分類

在介紹之前，我們先看一張圖，以便理解。

現代存儲技術，概括起來分為三部分：磁性存儲（磁帶、軟盤等）、光學存儲（DVD、藍光光盤等）、半導體存儲。我們今天要介紹的就是以“半導體集成電路”作為存儲媒介的存儲器——半導體存儲。

半導體存儲主要分為易失性（VM）存儲器與非易失性（NVM）存儲器。

（一）易失性存儲器（VN）

易失性存儲器主要分為DRAM和SRAM兩種。

1.DRAM

DRAM由許多重復的位元格（Bit Cell）組成，每一個基本單元由一個電容和一個晶體管構成（又稱1T1C結構）。電容中存儲電荷量的多寡，用于表示“0”和“1”。而晶體管，則用來控制電容的充放電。

由于電容會存在漏電現象。所以，必須在數據改變或斷電前，進行周期性“動態”充電，保持電勢。否則，就會丟失數據。因此，DRAM才被稱為“動態”隨機存儲器。

DRAM一直是計算機、手機內存的主流方案。計算機的內存條（DDR）、顯卡的顯存（GDDR）、手機的運行內存（LPDDR），都是DRAM的一種。（DDR基本是指DDR SDRAM，雙倍速率同步動態隨機存儲器。）

2.SRAM

SRAM是CPU緩存所使用的技術，它的架構相較于DRAM要復雜很多。

SRAM的基本單元，則最少由6管晶體管組成：4個場效應管（M1, M2, M3, M4）構成兩個交叉耦合的反相器，2個場效應管（M5, M6）用于讀寫的位線（Bit Line）的控制開關，通過這些場效應管構成一個鎖存器（觸發器），并在通電時鎖住二進制數0和1。因此，SRAM被稱為“靜態隨機存儲器”。

SRAM不需要定期刷新，響應速度非常快，但價格昂貴，用于CPU的一級緩沖、二級緩沖。Model4中也有SRAM，具備96KB的SRAM，用于程序運行時變量、堆棧的暫存等，非常適用于需要大量數據計算的場合。

（二）非易失性存儲器（NVM）

非易失性存儲器產品的技術路線比較多，早起NVM的發展可以簡要概括為下圖：

早期的這些NVM要不就是無法修改，要不就是修改方式都太慢。直到上世紀80年代，日本東芝的技術專家——舛岡富士雄，發明了一種全新的、能夠快速進行擦除操作的存儲器，也就是——Flash（閃存）。

Flash存儲是以“塊”為單位進行擦除的。常見的塊大小為128KB和256KB。1KB是1024個bit，比起EEPROM按bit擦除，快了幾個數量級。目前，FLASH的主流代表產品也只有兩個，即：NOR Flash和NAND Flash。

1. NOR Flash

NOR Flash屬于代碼型閃存芯片，其主要特點是芯片內執行（XIP，Execute In Place），即應用程序不必再把代碼讀到系統RAM中，而是可以直接在Flash閃存內運行。

所以，NOR Flash適合用來存儲代碼及部分數據，可靠性高、讀取速度快，在中低容量應用時具備性能和成本上的優勢。

但是，NOR Flash的寫入和擦除速度很慢，而且體積是NAND Flash的兩倍，所以用途受到了很多限制，市場占比比較低。

近年來，NOR Flash的應用有所回升，市場回暖。低功耗藍牙模塊、TWS耳機、手機觸控和指紋、可穿戴設備、汽車電子和工業控制等領域，使用NOR Flash比較多。

2. NAND Flash

NAND Flash屬于數據型閃存芯片，可以實現大容量存儲。它基于浮柵晶體管設計，通過浮柵來鎖存電荷，由于浮柵是電隔離的，所以即使在去除電壓之后，到達柵極的電子也會被捕獲。這就是閃存非易失性的原理所在。數據存儲在這類設備中，即使斷電也不會丟失。

NAND Flash以頁為單位讀寫數據，以塊為單位擦除數據，故其寫入和擦除速度雖比DRAM大約慢3-4個數量級，卻也比傳統的機械硬盤快3個數量級，被廣泛用于eMMC/EMCP、U盤、SSD等市場。

相對于機械硬盤等傳統存儲介質，采用NAND Flash 芯片的SD 卡、固態硬盤等存儲裝置沒有機械結構，無噪音、壽命長、功耗低、可靠性高、體積小、讀寫速度快、工作溫度范圍廣，是未來大容量存儲的發展方向。隨著大數據時代的到來，NAND Flash 芯片將在未來得到巨大發展。

3. Nor Flash與NAND Flash的區別

二、eMMC與UFS

（一）eMMC

eMMC ( Embedded Multi Media Card) 采用統一的MMC標準接口， 把高密度NAND Flash以及MMC Controller封裝在一顆BGA芯片中。針對Flash的特性，產品內部已經包含了Flash管理技術，包括錯誤探測和糾正，flash平均擦寫，壞塊管理，掉電保護等技術。用戶無需擔心產品內部flash晶圓制程和工藝的變化。同時eMMC單顆芯片為主板內部節省更多的空間。

簡單地說，eMMC=Nand Flash+控制器+標準封裝。

eMMC的整體架構如下圖片所示：

eMMC 則在其內部集成了 Flash Controller，用于完成擦寫均衡、壞塊理、ECC校驗等功能，讓 Host 端專注于上層業務，省去對 NAND Flash 進行特殊的處理。

eMMC具有以下優勢：

1.簡化類手機產品存儲器的設計。

2.更新速度快。

3.加速產品研發速度。

它與NAND Flash有何區別？

(二)UFS

UFS：Univeral Flash Storage，我們可以將它視為eMMC的進階版，是由多個閃存芯片、主控、緩存組成的陣列式存儲模塊。UFS彌補了eMMC僅支持半雙工運行（讀寫必須分開執行）的缺陷，可以實現全雙工運行，所以性能得以翻番。

三、DDR、LPDDR

DDR全稱Double Data Rate雙倍速率同步動態隨機存儲器，嚴格的來講，DDR應該叫DDR SDRAM。雖然美國固態技術協會2018年宣布正式發布DDR5標準，但實際上最終的規范要到2020年才能完成，其目標是將內存帶寬在DDR4基礎上翻倍，速率3200MT/s起，最高可達6400MT/s，電壓則從1.2V降至1.1V，功耗減少30%。

LPDDR是在DDR的基礎上多了LP(Low Power)前綴,全稱是Low Power Double Data Rate SDRAM，簡稱“低功耗內存”是DDR的一種，以低功耗和小體積著稱。目前最新的標準LPDDR5被稱為5G時代的標配，但目前市場上的主流依然是LPDDR3/4X。

DDR與LPDDR的區別：

四、eMCP與uMCP

eMCP是結合eMMC和LPDDR封裝而成的智慧型手機記憶體標準，與傳統的MCP相較之下，eMCP因為有內建的NAND Flash控制晶片，可以減少主晶片運算的負擔，并且管理更大容量的快閃記憶體。以外型設計來看，不論是eMCP或是eMMC內嵌式記憶體設計概念，都是為了讓智慧型手機的外型厚度更薄，更省空間。

uMCP是結合了UFS和LPDDR封裝而成的智慧型手機記憶體標準，與eMCP相比,國產的uMCP在性能上更為突出，提供了更高的性能和功率節省。

總結

綜上，我們能看到內存和存儲器不斷地向著低功耗、高性能發展，也理解了各個內存、存儲器的特點與優勢。從而我們也能得出一個結論：Model4芯片充分融合了高性能內存、存儲以及存儲接口，結合高響應速度的96KB的SRAM以及64MB DDR2存儲，支持接入NAND Flash 和Nor Flash，支持eMMC5.0接口，具備高性能、高穩定性的特點。