Flash存储器（二）：SPI NAND Flash与SPI NOR Flash
目录
一.存储架构
二.接口与封装
三.特性对比
四.典型应用场景
4.1 SPI NOR Flash
4.2 SPI NAND Flash
五.技术演进与市场趋势
六.选择建议
6.1 选择SPI NOR的场景
6.2 选择SPI NAND的场景
SPI NAND Flash和SPI NOR Flash是嵌入式设备中常用的存储器。下面通过全面对比分析来了解它们。
一.存储架构
1.SPI NOR Flash
基于NOR结构，每个存储单元独立寻址，支持随机访问（类似RAM）。其接口早期为并行（Parallel）形式，后因引脚兼容性和体积问题转向SPI串行接口。
2.SPI NAND Flash
基于NAND结构，采用页-块存储管理，地址和数据线复用，需按页或块顺序读写。在传统并行NAND基础上集成SPI接口和ECC纠错模块，简化了控制器设计。
二.接口与封装
1.SPI NOR
通常采用SOIC或WSON封装，引脚少（如8引脚），体积小，兼容不同容量芯片。
2.SPI NAND
封装更小（如WSON8 8x6mm），支持更大容量（1Gb~4Gb），内置ECC纠错，减少主控负担。
三.特性对比
| 序号 | 特性 | SPI NOR Flash | SPI NAND Flash |
|---|---|---|---|
| 1 | 读取速度 | （1）随机读取快（微秒级），适合代码执行。 （2）一般可达50-166MB/s（QSPI/DTR模式） | （1）顺序读取快，随机读取较慢（需页预读） （2）一般可达26-83MB/s（预读取/ECC优化） |
| 2 | 写入/擦除速度 | （1）写入慢（毫秒级），擦除以扇区为单位（典型30ms） （2）一般为0.1-2MB/s（单字节/扇区操作） | （1）写入快（页级操作），擦除以块为单位（典型2ms） （2）一般为20-35MB/s（页编程模式） |
| 3 | 擦写寿命 | 约10万次（如GD25系列） | 10万次以上（车规级GD5F系列） |
| 4 | 容量与成本 | 容量相对较小（512Kb 至 2Gb），单位成本高 | 容量大（1Gb 至 8Gb），单位成本低 |
| 5 | 功耗 | 低功耗设计（如GD25NE系列读功耗降低50%） | 较高（因ECC模块和频繁操作），但整体优化后仍具竞争力 |
四.典型应用场景
4.1 SPI NOR Flash
1.代码存储与执行
嵌入式系统启动代码（如STM32外接W25X16）、智能手机基带处理器代码存储。
2.低功耗设备
可穿戴设备（GD25NE系列支持1.2V SoC，功耗减半）。
3.实时控制
工业PLC、汽车仪表盘（需快速随机读取响应）。
4.2 SPI NAND Flash
1.大容量数据存储
智能电视固件、监控摄像头视频缓存（1Gb容量满足高密度需求）。
2.车载电子
智能座舱、Tbox（GD5F系列通过AEC-Q100认证，耐宽温）。
3.物联网网关
日志存储、OTA升级（内置ECC和FTL简化设计，如天微电子方案）。
五.技术演进与市场趋势
1.SPI NOR Flash
（1）低电压与高性能
兆易创新GD25NE系列支持双电压（1.8V核心+1.2V IO），适配下一代低功耗SoC。
（2）功能安全
车规级产品通过ISO 26262认证，满足ASIL-D要求。
2.SPI NAND Flash
（1）高可靠性与集成化
内置FTL（Flash Translation Layer）实现坏块管理、磨损均衡，适合RTOS精简系统（如工业控制、无人机）。
（2）车规与国产化
兆易创新GD5F系列全产业链国产化，填补车用大容量存储空白。
六.选择建议
6.1 选择SPI NOR的场景
需快速启动、低延迟代码执行（如STM32启动代码）、小容量配置（32Mb~256Mb）、功耗敏感设备（如医疗传感器）。
例如，兆易GD25NE256H（256Mb，双电压）用于智能手表。
6.2 选择SPI NAND的场景
大容量数据存储（≥1Gb）、频繁擦写（如日志记录）、空间受限设计（如车载模块）。
例如，兆易GD5F4GQ6（4Gb，车规级）用于智能座舱数据存储。