NAND Flash

概述

SFC 通过单线或四线接口访问片外 NAND Flash，支持 CPU FIFO 与 DMA 数据通路，提供 Flash 读写和文件系统访问能力。

性能概览

NAND：SFC 230 MHz、NAND SCLK 115 MHz 下，四线 DMA 32 KiB 顺序读取达到 18.86 MB/s，Cache burst 读取达到 39.67 MB/s，写入达到 5.30 MB/s。

已在 SFC dev clk 100、150、200、230 MHz 四个频点完成读写及 YAFFS 文件系统验证。

测试器件为 FS35SQA001G，容量 128 MiB，页大小 2048 B，擦除块大小 128 KiB。以下性能表的 4/8/16/32 KiB 为每轮累计数据档位；每次页读或 PROGRAM LOAD 的数据事务固定为 2048 B。表中均取 32 KiB 数据点的结果。

SFC dev clk	NAND SCLK	单线 CPU FIFO	单线 DMA	四线 CPU FIFO	四线 DMA
100 MHz	50 MHz	5.14 MB/s	5.14 MB/s	13.43 MB/s	13.41 MB/s
150 MHz	75 MHz	7.06 MB/s	7.06 MB/s	13.96 MB/s	16.26 MB/s
200 MHz	100 MHz	8.77 MB/s	8.77 MB/s	14.68 MB/s	18.52 MB/s
230 MHz	115 MHz	9.51 MB/s	9.51 MB/s	13.25 MB/s	18.86 MB/s

seq 每页先执行 0x13 并等待 OIP，再读取 Cache，因此包含页读时间、命令、地址和轮询开销。230 MHz 下四线顺序读达到 18.86 MB/s。

SFC dev clk	NAND SCLK	单线 CPU FIFO	单线 DMA	四线 CPU FIFO	四线 DMA
100 MHz	50 MHz	5.98 MB/s	5.99 MB/s	21.25 MB/s	21.29 MB/s
150 MHz	75 MHz	8.76 MB/s	8.77 MB/s	22.68 MB/s	29.47 MB/s
200 MHz	100 MHz	11.50 MB/s	11.52 MB/s	24.40 MB/s	37.28 MB/s
230 MHz	115 MHz	12.90 MB/s	12.92 MB/s	21.21 MB/s	39.67 MB/s

burst 在页数据已进入 Cache 后连续执行 Cache 读，计时不包含页读时间，更接近纯数据总线能力，不能与 seq 读速直接等同。四线 burst CPU FIFO 读取在约 21～24 MB/s 饱和，230 MHz 高吞吐读取应优先使用 DMA。

SFC dev clk	NAND SCLK	单线 CPU FIFO	单线 DMA	四线 CPU FIFO	四线 DMA
100 MHz	50 MHz	2.93 MB/s	2.93 MB/s	4.58 MB/s	4.58 MB/s
150 MHz	75 MHz	3.48 MB/s	3.48 MB/s	4.76 MB/s	4.91 MB/s
200 MHz	100 MHz	3.96 MB/s	3.98 MB/s	5.08 MB/s	5.20 MB/s
230 MHz	115 MHz	4.11 MB/s	4.10 MB/s	4.94 MB/s	5.30 MB/s

写入计时包含页数据装载、0x10 执行、OIP 轮询与状态读取，擦除和回读比较不计时。230 MHz 下 tPROG 为 303.71 µs/页，远高于数据装载时间，因此写吞吐随 SFC 时钟提升的幅度明显小于读取。

使用 YAFFS，对同一个 32 KiB 文件连续执行 8 轮写读，速率不计格式化、挂载、坏块体检与卸载耗时。

SFC dev clk	NAND SCLK	读取	写入	数据比较
100 MHz	50 MHz	10.43 MB/s	1.96 MB/s	通过
150 MHz	75 MHz	12.22 MB/s	2.17 MB/s	通过
200 MHz	100 MHz	13.71 MB/s	2.33 MB/s	通过
230 MHz	115 MHz	13.78 MB/s	2.37 MB/s	通过

文件系统连续读包含页读、YAFFS 元数据访问、页到 chunk 映射与软件搬运，因此低于同频 Cache burst 读速。小文件覆盖写还包含 open/truncate、chunk 分配、元数据更新和 close 刷新，不能与裸页编程速率直接等同。

以下为离散频点的验证结果。更高频点仅用于边界评估，单次通过不能替代稳定工作点。

SFC dev clk	对应 SCLK	状态	结论
100/150/200/230 MHz	50/75/100/115 MHz	四个频点读写通过	230 MHz、SCLK 115 MHz、采样延时 8 为当前最高验证点，量产前需补充重复上电和长时间压力验证。
250/260/266 MHz	125/130/133 MHz	首次通过，采样窗仅 2 档；270 MHz 后复跑失败	稳定性不足，不作为有效工作频率，采用 DMA 也不改变该结论。
270 MHz	135 MHz	未建立有效采样窗口	未进入性能测试，不可用于产品配置。

230 MHz 的采样窗已收窄到 2 档，量产前仍需补充重复上电和长时间压力验证。