关于U盘的一些基本知识（手打）

鉴于很多人对于U盘的一些常识并不是太了解，所以写了这个短文。
因为用户级别的关系，图片上传受的限制比较大，所以以文字为主，感兴趣的可以自行百度有关图片。


构成篇
正常的U盘 是由主控IC 主控板 闪存和外壳组成的

1.主控方案
主控IC是U盘的核心和大脑，重要性不容置疑
现在简单介绍下常见的几家主控IC厂家
首先简要介绍的是USB2.0时代的几大主控厂家
群联（Phison）：兼容性非常好，读写速度快，黑片支持不好
慧荣（SIM）：兼容性非常好，黑片支持的一般
擎泰（Skymedi）：支持三驱三启
联盛（UT）：和联阳（IT）已经合并为一家 对黑片的支持不好
安国（AU）：安国的方案支持的芯片非常多 所以很多Flash测试架都是用安国
鑫创（SSS）：金士顿用鑫创方案的芯片无量产工具
芯邦（Chipbank）：廉价之王 很多黑片的方案都是鑫邦的
关于黑片的概念后面介绍闪存的时候会讲到
一般来说 2.0的方案比较推荐慧荣 群联 联盛等的方案 兼容性好速度不错
安国其实速度还可以 不过安国的名声都被黑片给败坏了
芯邦的芯片地雷比较多 黑片不少

USB3.0时代的主要主控厂家
银灿（Innostor）：没记错的话是最早3.0方案的厂家902主控 后来推出的902E为改进版 为了支持新制程的闪存又推出903
擎泰（Skymedi）：擎泰的3.0方案主要是SK6221 速度上不及银灿
慧荣（SIM）：慧荣推出的方案目前市面很少 而且量产工具尚未面世
个人比较喜欢银灿的方案，特点是速度快（写入尤其），兼容性好，不过902E和903互相不支持，所以要先查询好信息
另外银灿还有IS916的方案 这个属于廉价版本 市面上用的很普及
擎泰的方案优点是小文件强于银灿，支持三驱三启 另外据说兼容性比较好，不过数码之家那个版本的擎泰6221，兼容性比银灿差，非常挑机器
慧荣的方案很少见 因为没量产工具 所以暂时不建议


2.主控板
其实DIY的U盘并不是买主控和元件自己焊接，都是用半成品的主控板，关于主控板简单介绍下常见的问题
第一个就是防烧功能，数码之家的银灿擎泰主控板都是具有防烧功能的 这个主要是避免某些网吧前置USB接口电源接反导致U盘烧毁
其实防烧功能实现不难 在稳压IC前面加二极管 （U盘实际工作电压3.3V 需要将5V的USB电压转成3.3）反接的时候二极管截至 防止烧毁
再就是硬件写保护功能 硬件写保护是有一个开关 拨到保护的时候 U盘禁止写入（其实这个功能量产不打开的话开关是无效的）
对于防止病毒 保护文件不被改写还是有用的

3.闪存篇
U盘能够存储文件，其介质就是我们平常说的闪存
闪存的生产厂家主要有因特尔，镁光，三星，东芝，闪迪等等 质量都差不多
封装的形式常见的有TSOP和BGA（分LGA和FBGA两种）
闪存按其工艺结构来说 大体上分为三种
SLC（Single-Level Cell） 造价高昂 速度最快 寿命大约1万-10万PE
MLC（Multi-Level Cell） 造价一般 速度一般 寿命大约3000-1万PE
TLC（Trinary-Level Cell）造价低 速度慢 寿命500-3000PE
关于这个寿命要说明下 PE是指Program/Erase 也就是一次擦写
读取一次一般是不消耗PE的 不过研究表明读取几百次 必须强制擦除一次 将存储内容换个地方来保证数据安全 不过一般都忽略读取次数
主控会负责闪存的PE均衡 也就是16G的U盘 一般要写满16G的容量 才算一次PE
另外PE数耗尽并不是说马上就会读写失败 可能还能继续使用 但是已经无法保证数据安全
闪存的制程按照生产工艺，早期的是50nm工艺，后来有35nm 25nm 现在以20nm的制程为主
一般而言，工艺越先进，闪存的速度越快，但是寿命会下降，比如34nm的SLC普遍是10万PE 但是25nm的以6万PE比较常见 20nm的1万PE的都有
不过现在也有eSLC eMLC的芯片 主要是面向企业级应用 其要求更加严苛 寿命也有保证
比如20nm的eMLC芯片可以达到3万PE 比某些SLC都要耐用
还有就是关于闪存坏块的问题 其实绝对的0坏块是不存在的 闪存的坏块和硬盘的坏道不一样 坏块不会扩散 只会影响容量
有的主控是支持不同条件的坏块检测 检测条件不同坏块数目不一样 坏块也可以用软件强行擦除后再检测
但是原厂坏块不建议重新标记 因为毕竟是专业设备比较权威
一般来说U盘量产的时候会保留一段区域做坏块备份 使用的时候发现新坏块就用备份区替换 当坏块过多 备份区耗尽的时候
就会出现写保护错误 一般重新量产可以解决 不过坏块太多的话有时候是无法量产的。。

另外关于闪存的质量 这里介绍几个常见的名词
正片：原装片 一般有正规的镭射编号 通过编号可以查到相关的信息
白片：又称固带（Good Die）其实这个die就是里面的晶圆 白片主要是没有经过原厂测试的闪存，可以理解为“工包”
ES片：ES是指Engineer Sample，意指工程样品 玩过CPU的应该知道 ES是正式版本面世之前的测试版本 厂商提供给下游厂家试用的 ES看批次，有的批次和正片相差无几 一般ES片镭射标签会注明 是正片价格的90%-95%左右
降级片：原厂生产没有通过的芯片，比如镁光有个子公司Spectek 专门负责降级片的筛选 他们把降级片进行分级，常见的有14个等级，其中著名的大S降级片属于等级稍高的AR AF降级片
降档片：比如8G的闪存生产出来只有4G是好的 就降为4G使用 其实和黑片差不多
黑片：可以理解为使用原厂的边角废料加工出来的闪存 一般芯片上无标记或者为小厂家自己打得标 质量无保证 价格便宜
因为闪存今年价格走向一直走高，所以很多U盘生产厂家为了降低成本，纷纷使用降级片和黑片，现在的U盘市场基本是鱼龙混杂的局面

另外关于U盘的速度 这里也简单介绍下
这里以正常的3.0接口U盘为例 使用特殊技术的除外 在主控一样的情况下 以下的因素会影响速度
首先SLC MLC TLC的速度是不一样的 SLC最快
然后是制程和工艺 比如34nm的SLC 读取185/200 那么25nm的SLC可能读写都可以到210M
然后是闪存本身的结构 单片4CE的闪存速度肯定比2CE的快 2CE的比1CE快 所谓CE就是每通道多少Bank
你可以把2CE的闪存理解为2块1CE的叠焊起来的 4CE=2个2CE的
U盘最大支持4CE的闪存 8CE的闪存利用特殊技术可以当双通道4CE来处理
再就是双通道比单通道快 也就是同样16G的U盘 双贴8G的比单贴16G的快接近1倍
然后U盘还有个技术对于速度影响也很大 需要主控支持的DDR技术
toggle-DDR 这个是三星和东芝的技术 异步DDR
Onfi这个是因特尔和镁光等 最早是Synchronous-DDR 也就是同步DDR技术 不过最新的Onfi 3.0规范已经向异步靠拢了
支持DDR技术的闪存读写速度明显比不支持的快


4.外壳
U盘的外壳其实没什么好说的 不过有人比较追求美观
一般来说3.0的U盘发热普遍比较高 使用金属外壳对散热比较好一点

 

 

选购篇
这里主要是说的市场上的各种品牌
金士顿：这个牌子的U盘一般很不推荐，可以把它看做是贴牌货色，另外尽量不要选购鑫创方案，无法量产
闪迪：闪迪的CZ80算是MLC里面不错的牌子 速度非常快 使用的技术类似ssd 缺点是无法量产
台电：黑片王  台电做过SLC的3.0的U盘 貌似还算是比较良心的降级片 当然台电的U盘黑片成堆
雷克沙：这个牌子算是镁光旗下的，基本都是用的镁光的闪存 前段时间的萤火虫还是使用的MLC
宇瞻：以前对这个牌子印象还可以 不过凡事都是领先的 业界最早使用TLC的 黑片也是很早开始用
其他的牌子也懒得说了 基本上今年一季度之前还比较可能买到正片MLC 现在基本是越来越难
另外 黑片的MLC不如正片的TLC。。宁可选正片TLC还稍微有保障

 

 

量产篇

量产这个词的意思是批量生产，U盘的制作首先是把闪存焊接到主控板上，这时候U盘是无法工作的
因为主控识别到了闪存 但是没有写入固件以及参数的设定 量产就是完成这个工作
之所以叫量产 是因为在实际的工厂里面 量产这个步骤是批量生产的 有专门的1拖几十那种USB扩展台
上面插满了待量产的U盘 量产软件里面点击开始 是同时进行的
当然对我们来说 实际上量产都是一个一个做的 这里就不去抠字眼了
量产首先是看你的主控用的什么方案，比如银灿的903方案 那么就去找903的量产工具 不同的方案工具不一样的
比如银灿的902 903 916量产软件界面是一样的 但是工具互相是不识别的
另外大部分量产软件最好是在XP下面用 win7 win8有的量产工具不支持。。
特别是还有一些需要安装 启动特定驱动程序的 最好是在XP下面
量产的教程网上都有 不过不是特别懂的话 量产有危险的 比如量产失败有时候导致无法识别U盘 需要采用短接法重新刷固件 不是能力特别强的不建议搞
再就是量产还有一个功能就是量产光驱 USB-HDD等 这个可以参考有关文章
比如擎泰的三驱三启就是可以同时量产DVD USB-HDD USB-ZIP 支持三个分区分别启动
银灿的量产DVD光驱+U盘 可以使用银灿如意烧软件更换量产光驱的ISO文件 不需要重新量产
另外很多主控的量产工具 正片和黑片是分开的 正片工具一般为MTTool 黑片工具CTTool 一般来说黑片工具量产的时间比较长，因为黑片本身不稳当 需要较多的时间对晶圆进行检测 大家在市面上购买的U盘量产使用正片工具无法进行 那么说明黑片的可能性大 可以换黑片量产工具进行尝试

补充下已知无量产工具的一些U盘 ：鑫创（SSS）的几个主控 闪迪的全部方案都无量产方案

 

 

软件篇
推荐几个喜欢玩U盘的必备软件
首先是U盘的检测软件一般是芯片无忧和芯片精灵
推荐chipgenius 目前版本是4.00.0028 稳定版
除了能检测U盘还能检测其他USB设备 另外还带一个扩容检测工具和闪存芯片查询程序
再就是U盘读写检测 全盘测试 可以看到读写实际速度和读写安全性 扩容盘肯定通不过
软件名称是 h2testw 原版为德文 有简体中文版本
一般用这个在量产后测试稳定性
再就是ATTO 测速软件 这个就不多说了 也可以用Crystal DiskMark之类

 

 

题外篇
正常的U盘之外市场上还存在一些其他技术的U盘

黑胶体U盘就是其中一种 黑胶体是封装好的 优点是可以做到超薄（名片式），防水，超小
缺点是难于修复 读写性能差 数据安全性不能保证 不过据说苹果原厂的黑胶体U盘还可以

eMMC 这个是嵌入式存储方案 也就是一个芯片里面集成了主控和闪存 在手机等上应用比较多
也有牛屎（黑黑的一坨那种）封装的eMMC 价格低廉 性能无法保证

读卡器+存储卡结构 其本质就是内部用的读卡器的主控 然后使用TF卡代替闪存
曾经在SSK的U盘见过 读写非常差

应该来说上面的几种U盘都是坑爹组合，都是厂家过度压缩成本欺骗消费者的玩意
碰到这种读写不超过10M的U盘就要小心了

 

 

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