隨著無線通訊的發展與寬頻網路應用的起飛，資訊科技快速地從電腦時代到PDA、資訊家電時代，以及目前發展最熱烈的寬頻網路通訊；技術的應用方向千變萬化，形形色色的應用也相繼推出市場，包括行動電話、Smart Phone、PDA、視訊轉換盒（Set Top Box）、網路電話（Web phone）、隨選視訊器（Video on Demand Box）、家用閘道器（Home Gateway）等，而以行動通訊的發展與投入的研發最為的快速與活絡。

由於行動無線通訊頻寬的增加，所有相關通訊的設定與應用更為廣泛與複雜，GRPS、MMS、WAP、語音服務等加值服務等應用趨於多樣化與成熟，應用功能需求量增加，但行動裝置的價格必須平價，體積重量必須輕穎小巧。如何在有限的體積下，運用最少的記憶體，發展最強的行動資料平台解決方案則是目前最重要的課題。

行動通訊裝置所必須具備的要點應為：

其中產品效能，穩定性及續航能力，當屬其中必要但卻極難達到的項目。現今2G的手機或PDA的穩定性及續航能力都已有長足的進展，以至於待機數週或連續通話數小時仍可維持相當的電力而不至於產生問題。然而，當手機產品漸漸進入2.5G或3G的同時，多媒體及彩色螢幕的應用也越來越廣泛，而隨之而來的則是更大的電力消耗。

因此若從開源角度來設計新一代產品，例如加大電池的蓄電量，變成了重要的考慮方向。不過，有更多的設計卻逐步的朝節流方向來做考慮，而要能達到此一目的，採用低耗電裝置則是工程人員努力的課題。

一般來說，CPU（處理器）已漸漸採用3.3V或2.5V的版本，在未來一年內則有可能會採用1.8V的加強版。至於在DRAM方面，如今已逐漸採用1.8V的新一代產品，相同的在快閃記憶體方面，1.8V I/O則已經在市面上見到。

產品效能

快閃記憶體目前有許多增進整體效能的功能，不管是在軟體或硬體方面，都有相關的發展，包括DMA mode、MultiBurst Mode、Parallel Multi-Plane Access等。

記憶體直接存取模式

我們常常在主機板或硬體上聽到這一專有名詞。DMA為Direct-Memory Access（記憶體直接存取模式），它的優點為利用Host端及Client端。原本用I/O暫存器來做資料存取的動作改為由Host下一次指令，Client端便會將固定的一大筆資料直接由匯流排傳至DRAM。CPU只需下一行指令要求傳送資料，DMA裝置便會傳送高達64K的資料至DRAM指定位置上。由於DMA功能必須與DMA控制器配合，因此DMA控制器必須能傳送每次1024bytes的資料，同時能於最後一筆資料讀取後送出DMAREQ#來通知CPU已完成傳送。DMAREQ#的信號寬度及發送時機點如(圖一)所示。

《圖一　DMAREQ#信號寬度及發送時機點》

MultiBurst

此模式最大的效能，便是能在開機時以連續並快速的方式將大檔案或Image讀入DRAM中。NAND型FLASH跟NOR型FLASH的差異最大的地方，便是讀出及寫入資料的速度。NAND寫入速度為NOR的數十倍，但NOR讀出資料的速度則快了NAND近一倍。因此，MultiBurst的硬體功能可以提升讀取資料的速度，而這一功能只需透過TrueFFS驅動程式中之IOCTL將Flash的控制器加以設定（透過Flash專屬的Register）便可執行此一模式，如(圖二)所示。

《圖二　MultiBurst功能的執行過程》

多層平行存取

Parallel Multi-Plane Access（多層平行存取）技術應用了兩片大小同為256Mbit（32Mbytes）的快閃記憶體來做為資料存取的Flash媒體。由於是對這兩片區域同時做存取，因此實際Data匯流排的寬度（Width）應為32位元，換言之，雖然外部介面為16位元，但實際上內部運作時是32位元，此一設計可以大幅提升一般快閃記憶體相關產品為人所詬病的傳輸速率瓶頸，如(圖三)所示。

除此之外，由於NAND型快閃記憶體並非為完美的半導體（亦及允許有Bad Unit存在，類似硬碟），若遇到其中Flash Plane #1 之Unit為Bad Unit，而Flash Plane #2相對應位置是Good Unit時，研發人員可透過硬體及軟體來決定採用對應式（Aligned）或非對應式（Non-Aligned）的排列組合做資料之配對及讀寫，若是採用Aligned方式則空間上不會被浪費但效能上會有所損失，而若採用Non-Aligned方式則會有相反的效果。

《圖三　非對應式多層平行存取》

穩定性

新型的NAND型快閃記憶體在絕大部分的應用裡都是拿來取代一般NOR型快閃記憶體，並用於儲存Boot Coder及OS。

正因為如此，任何一位元的錯誤將會導致裝置無法開機，這也就是為何NAND型快閃記憶體一直無法被大量用來取代NOR型快閃記憶體的原因。因為NAND型記憶體是允許有BAD Unit（壞區塊）的。

究竟現今的NAND型裝置是如何做到高標準的穩定性的呢？很簡單，在內部的控制器部分，於設計之初便以加入了EDC（Error Detection；錯誤偵測）的邏輯，此一邏輯在資料進出之際便會自動偵測是否有錯誤產生，而當錯誤產生時，True FFS驅動程式便會藉由EDC所產生之警示來做ECC（Error Correction；錯誤修正）的動作，此一動作能將高達4-bit的錯誤資料修正為正確資料。

更甚之，NAND型裝置中的Bad Unit於格式化時，格式化程式可以避開這些區塊，而不把資料存於這些Bad Unit上。同時，TrueFFS驅動程式也會在開機後，嚴密的監控任何寫入Flash的資料，不被存入Bad Unit內，稱之為Bad Unit Management Algorithm。

耐用程度

談完穩定性，我們更不可不談Flash的平均壽命。一般而言，Flash壽命大約可以達到10萬寫入次（100K write cycle），10萬次也許對一般儲存BIOS或OS程式確已足夠，但是若是拿來做儲存BIOS及OS之外，也用來當做一般資料儲存的話，那一旦應用程式持續不斷的寫入Flash同一區塊的話，10萬次可能就嫌少了。而若超過了此一極限，那麼此一Flash的區塊很有可能就會變成Bad Unit，很快的程式就會寫不入資料而造成資料遺失。這一點對行動手持裝置而言是極大的缺失，也是不可以發生的。

因此，可以在TrueFFS驅動程式內植入Wear-Leveling技術，此一技術便是將資料平均讀寫於Flash的Media上，而且每次寫入的位置都不會是在同一個Physical位置上，所以NAND Flash的壽命可以提升到30萬次的寫入，足足超過一般NAND型Flash有三倍之多。

結語

行動裝置已是未來台灣產業界必走的一條道路，許多研發人士早已視之為明日之星並急於在解決方案上找出一條極具競爭力的道路。

NAND型Flash因為具備大量資料儲存能力，將會在行動裝置上扮演更舉足輕重的地位，不久的將來，市場上將可看到512MB，甚至1GB的NAND Flash應用於3G及下一代Smart Phone中，此一演進將可大幅將多媒體的應用加速導入行動裝置中，屆時，Video Streaming及MP3、WMA格式的檔案將可輕易的存入下一代行動裝置中，流暢及盡情的撥放。

（作者為M-Systems亞洲區工程暨行銷部副總裁）