闪存，万物的救星

ｌｅｅｙ

闪存是目前最常用的存储技术之一。本文将对此进行介绍。

假设当拿出手机的电池后，其中保存的所有电话号码都丢失了，或者需要持续对数码相机保持供电。否则假日拍摄的照片都会消失。这样的设备对我们来说意义就几乎没什么用处，就像对于很老的收音机，在拔掉插头后。其中存储的电台信息肯定都会消失，我们也不会希望新的收音机能够保存这些信息。但是无论是否记得充电，我们肯定都希望自己的MP3随身听可以保留所有歌曲，只要通电后就可以播放。

对于这些设备，我们都需要使用非易失性内存，这类内存可以在断电后继续保留数据。在大部分比较新的设备中，这种内存都是指闪存，小巧、廉价，而且几乎所有电子设备中都存在。这种存储设备已经开始有取代硬盘的趋势，一些产品，例如Apple全新的Macbook Air笔记本电脑就有使用闪存的版本，而华硕Eee PC也需要使用这类存储设备。

那么闪存到底是什么?工作原理是什么?在不同品牌和型号的产品之间有多少差别?在购买时是否有什么注意事项?在本文中，我们会详细介绍上述问题。闪存的工作原理

如果您想要知道的仅仅是不同品牌和型号之间的差别，请跳过这一段，直接阅读下文有关购买的章节。但如果您希望了解有关闪存的技术信息，请阅读本节。闪存通过存储微小的电信号，并用这些信号代表不同的二进制位的方式工作，这些电信号在恰当的条件下可以保存长达数年的时间。

闪存使用经过特殊配置的晶体管(通常是金属氧化物半导体场效应管，也就是Mosfet)保存所有的电信号，常见的Mosfet具有三个连接，通常被称作Source、Drain以及Gate(参见上图)，Source和Drain之间的“通道”在门接线端(GateTerminal)上存在的电压控制下进行传输。在主门接线端之下，闪存的Mosfet还有一个额外的栅极(Gate Layer)，这就是“浮”栅，这样的称呼是因为这一层被绝缘层包围，当浮栅被充电后，就可以响应主控栅的操作。

存储单元的读取是通过给主控栅施加电压进行的，而浮栅上电位的存在或不存在就代表了Source和Drain之间的流动状态，并对应了保存的信息。

浮栅的充电是通过主控栅应用较高电压实现的，这会导致Source和Drain之间的电流发生变化，这样就可以通过一种叫做热电子注射(Hot-ElectronInjection)的方式为浮栅充电。

如果需要擦除单元的内容，则需要给控制栅和Drain之间施加一个大的反向电压脉冲，这样会通过一种叫做量子隧穿(Quantum Tunnelling)的过程将电子从浮栅中放出。

另外还需要使用片上电荷泵(On-chip charge pump)产生对存储单元进行编程和擦除所需的电压。这样闪存芯片就可以在相当低的电压供应下工作。

闪存技术是早期EEPROM(Electricafly Era8able，Programmable，Read-OnlyMemory，电可擦写可编程只读存储器)技术的改进版，这种技术的发明原本是为了更方便地在设备上包含不需要拆除芯片即可更新的固件信息。EEPROM技术只能支持偶尔进行的写循环，而且速度非常慢，但从“闪存”的名称即可看出，该技术具有更快的读写速度，并且可以进行更多次数的写循环。

闪存速度快的主要原因是，闪存的编程周期可以影响整个内存块，而不像EEPROM那样只能影响特定的字节。

闪存是由东芝公司的Fujio Masuoka在1984年发明的，而据说他的同事建议将其改名为“闪存”，因为在擦除过程中使用的突发高电压令他想起了照相机的闪光灯。

闪存芯片可以由NOR或NAND逻辑门栅组成，虽然早期产品主要使用NOR门栅，但设计师很快就意识到，通过某些特定编程和读取存储单元的灵活性，使用NAND门栅的方式进行串行连接，他们可以在同样大小的芯片中装入更多字节。目前，几乎所有产品都使用了NAND闪存。

购买产品

闪存产品的购买可能是一个非常令人迷惑和困扰的过程，有点像购买汽车和电子产品，因为这类产品的介绍通常并不是很完善，很难将其作为购买时进行比较和决策的理由。

闪存产品的区别主要有六种：存储设备的物理格式(SD卡、记忆棒、CF卡等)、存储器使用的芯片类型、读写速度、类似捆绑的软件或商用加密(最近新出现的功能)等增值功能，以及对消费者影响最大的两个属性：存储容量和价格。

价格方面的考虑通常会影响到对品牌的选择，例如到底是购买名牌产品或者杂牌产品。而购买非常便宜的阿存通常并不会更节省，但这主要也取决于要保存的数据对您的重要程度。

在确定了要购买的闪存类型，例如决定要购买USB接口的存储产品，或CF卡之后，通常结果就很简单了，然而如果是在线购买也还需要注意，因为有些商家的产品介绍可能很简单，我们会在本文稍后介绍不同格式的优点和不足。如果需要考虑芯片的类型，从实践角度来看，目前市场上几乎所有闪存都使用了NAND门栅，因此在购买时并不需要过多考虑。

合理选择闪存产品主要是需要了解要使用该闪存的数码设备的支持情况。例如，如果您要使用闪存的数码相机并不支持最快(Ultra DMS)的内存访问，那么就没必要购买最快的CF卡。一般来说，在购买新的最高速的闪存卡时，为了避免买回来没法用，最好确认一下数码设备支持的最大数据传输率，并确认设备可支持的闪存最大容量。因为一些老的设备可能无法读取大容量存储卡，或者可能需要首先更新固件。

闪存的速率

虽然消费者很少考虑，不过闪存的“速度”或传输率是个相当重要的参数。有关数码相机，有一个最常听到的看法就是，拍摄速度太慢，导致错过了最佳的按快门时间。而如果使用闪存进行文件传输或备份，肯定没人希望花很长时间等待文件传输完成。

制造商喜欢将自己的闪存产品都标榜为“超高速度”，但通常都会用很不起眼的方式将实际传输速度标注在角落。一些厂商，例如Sandisk喜欢使用描述性的产品名称代表速度，例如Extreme、Ultra等，而金士顿科技等厂商喜欢使用速度的相对倍数“x”作为产品的名称。这一点类似CD和DVD光驱等产品，使用第一代产品速度的倍率进行标注，IX被规定为150Kbps或0.15Mbps，同理，这也正是1XCD-Rom光驱的实际速度。

为了帮助您看清混乱的市场，个人电脑实验室提供了一个有关闪存测试(使用HD Tach

进行测试)。通过测试我们发现，就算最快的产品也无法获得超过20Mbps的平均速度，而这已经是目前最快的USB 2读卡器的速度极限，而非卡的局限。有些使用Firewire接口的读卡器虽然宣称可以达到40Mbps的传输率，但在撰写本文时这类产品仅支持CF卡。

寿命

闪存的寿命是制造商绝对不愿意面对的问题，而我们也很少会在他们的网站上找到关于使用寿命之类的说明。然而有些业界专家都发布过自己评估的将闪存作为硬盘使用时的理论寿命信息，这种测试通常都是高压测试，进行的读写周期通常介于100，000(这通常是芯片制造商的标准)到两百万次之间，而实际计算出的使用寿命通常介于50.74(数据来自www.storagesearch.com)到12.9(数据来自Bit Micro)年之间。

理论上，因为在数码相机以及一般性的文件传输工作中，实际的使用率要低很多，因此用于这些用途的闪存寿命已经绝对够长了。而过于频繁的插入和拔出则更容易导致连接器在闪存芯片损坏之前就坏掉。

在数据被编程以及数据被读取这段时间之内，数据的最大存留时间也是一个需要关心的问题。也就是说，需要多长时间之后，在打开设备后，才会发现其中保存的数据已经丢失了。以Kingston为例，他们的闪存产品宣称在常规使用下有“高达十年”的数据保留期，与其他非易失性存储设备相比，这个时间已经相当出色了。

主要的品牌

闪存卡是大容量的商业产品，因此很容易知道最主流或最受欢迎的品牌是什么，但比较困难的是了解芯片的制造商，谁制造了外壳。并对芯片进行的封装。存储芯片已经成为日本制造商的主要现金来源，东芝、三菱以及富士通制造了绝大部分的闪存芯片，另外韩国厂商三星电子(以41.2％的市场份额位居第一)以及现代半导体(位居第三)也控制了绝大部分市场。虽然发明了该技术的东芝目前以22.5％的市场份额位居第二，不过该公司最近也发布了庞大的扩张计划。

在国内，存储方面的主流品牌是金士顿和美国公司Sandisk(东芝的合作伙伴，www.sandisk.com)，另外还有Kingmax，Transcend以及Sony著名的品牌。除此之外，我们往往还会看到由数码相机厂商发布的自有品牌的存储卡，但这些通常都是由Sandisk或东芝生产的。

闪存的价格

对于硬盘来说，很容易分析每GB的成本，并找出具有最低每GB成本的最佳“性价比”硬盘容量。但对于闪存来说，每GB的成本则有些难以判断，因为闪存的价格还受到速度的影响。另外对于一些小容量的闪存，例如容量在1、2、4到8GB之间的范围内，则有大量不同类型的闪存可供选择。

对USB闪存设备的售价分析表明，这类设备每GB的成本在30到190元人民币之间。对于CF卡，在60到200元人民币之间，对于SD卡，则在60到180元之间。

通常每GB成本较高的闪存设备除了存储本身外，还会提供一些附加值。例如设备可能捆绑有用于备份或数据恢复的软件，或者具有额外的硬件能力，例如内建的加密或带有USB适配器。在最高端的市场中，甚至还有一些产品，例如SafebootPhantom，该产品甚至包含指纹扫描器。但如果您发现产品不可思议地便宜，则一定要小心，有可能是假货(参见下文)。

闪存的未来

除了超小型计算机，例如华硕的Eee PC使用了闪存，另外大部分MP3随身听以及数码相机在使用闪存外。闪存还有一个非常光明的未来。现在闪存设备开始以传统2.5英寸笔记本电脑硬盘的形式出现，并有取代传统硬盘的趋势，例如今年年初，中国台湾制造商A-data(www.adata.com.tw)曾展示过容量为128GB的固态硬盘(SSD)原型，另外左图展示的是Crucial发布的64GB SSD。Apple的Macbook Air就已经提供了使用SSD的配置，而联想ThinkPadX300则只提供64GB的SSD硬盘。

随着技术的进步，使用闪存进行大容量数据存储已经变得越来越吸引人，闪存更小，结构更简单，更稳定，功耗更低，而且要比大部分人想象中更可靠和持久。目前，和硬盘相比，闪存的不足在于容量依然无法做得太大，完全跟不上硬盘容量的增长。目前缓存容量的增长速度很慢，而且每GB的成本还相当高。目前一块外置500GB硬盘的成本通常在1000元人民币之下，而每GB的成本不到2元。作为对比，典型的闪存卡每GB成本还在30到320元左右。

未来，闪存的价格还会不可避免地降低，而同时容量和速度会进一步提升，这使得闪存的吸引力会逐渐超过硬盘。