NAND128-A, NAND256-A
NAND512-A, NAND01G-A
128 Mbit, 256 Mbit, 512 Mbit, 1 Gbit (x8/x16)
528 Byte/264 Word Page, 1.8V/3V, NAND Flash Memories
PRELIMINARY DATA
FEATURES SUMMARY
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
HIGH DENSITY NAND FLASH MEMORIES
– Up to 1 Gbit memory array
– Up to 32 Mbit spare area
– Cost effective solutions for mass storage
applications
NAND INTERFACE
– x8 or x16 bus width
– Multiplexed Address/ Data
– Pinout compatibility for all densities
SUPPLY VOLTAGE
– 1.8V device: V
DD
= 1.7 to 1.95V
– 3.0V device: V
DD
= 2.7 to 3.6V
PAGE SIZE
– x8 device: (512 + 16 spare) Bytes
– x16 device: (256 + 8 spare) Words
BLOCK SIZE
– x8 device: (16K + 512 spare) Bytes
– x16 device: (8K + 256 spare) Words
PAGE READ / PROGRAM
– Random access: 12µs (max)
– Sequential access: 50ns (min)
– Page program time: 200µs (typ)
COPY BACK PROGRAM MODE
– Fast page copy without external buffering
CACHE PROGRAM MODE
– Internal Cache Register to improve the
program throughput
FAST BLOCK ERASE
– Block erase time: 2ms (Typ)
STATUS REGISTER
ELECTRONIC SIGNATURE
CHIP ENABLE ‘DON’T CARE’ OPTION
– Simple interface with microcontroller
AUTOMATIC PAGE 0 READ AT POWER-UP
OPTION
– Boot from NAND support
– Automatic Memory Download
SERIAL NUMBER OPTION
Figure 1. Packages
TSOP48 12 x 20mm
WSOP48 12 x 17mm
FBGA
VFBGA55 8 x 10 x 1mm
VFBGA63 8.5 x 15 x 1mm
TFBGA63 8.5 x 15 x 1.2mm
■
■
■
HARDWARE DATA PROTECTION
– Program/Erase locked during Power
transitions
DATA INTEGRITY
– 100,000 Program/Erase cycles
– 10 years Data Retention
DEVELOPMENT TOOLS
– Error Correction Code software and
hardware models
– Bad Blocks Management and Wear
Leveling algorithms
– PC Demo board with simulation software
– File System OS Native reference software
– Hardware simulation models
April 2004
1/56
This is preliminary information on a new product now in development or undergoing evaluation. Details are subject to change without notice.
NAND128-A, NAND256-A, NAND512-A, NAND01G-A
Table 1. Product List
Reference
Part Number
NAND128R3A
NAND128W3A
NAND128-A
NAND1282R4A
NAND128W4A
NAND256R3A
NAND256W3A
NAND256-A
NAND256R4A
NAND256W4A
NAND512R3A
NAND512W3A
NAND512-A
NAND512R4A
NAND512W4A
NAND01GR3A
NAND01GW3A
NAND01G-A
NAND01GR4A
NAND01GW4A
2/56
NAND128-A, NAND256-A, NAND512-A, NAND01G-A
TABLE OF CONTENTS
FEATURES SUMMARY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Figure 1. Packages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Table 1. Product List . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
SUMMARY DESCRIPTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Table 2.
Figure 2.
Table 3.
Figure 3.
Figure 4.
Figure 5.
Figure 6.
Figure 7.
Figure 8.
Figure 9.
Product Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Logic Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Signal Names . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Logic Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
TSOP48 and WSOP48 Connections, x8 devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
TSOP48 and WSOP48 Connections, x16 devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
VFBGA55 Connections, x8 devices (Top view through package) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
VFBGA55 Connections, x16 devices (Top view through package) . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
FBGA63 Connections, x8 devices (Top view through package) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
FBGA63 Connections, x16 devices (Top view through package) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
MEMORY ARRAY ORGANIZATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Bad Blocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Table 4. Valid Blocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Figure 10.Memory Array Organization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
SIGNAL DESCRIPTIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Inputs/Outputs (I/O0-I/O7). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Inputs/Outputs (I/O8-I/O15). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Address Latch Enable (AL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Command Latch Enable (CL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Chip Enable (E). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Read Enable (R). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Write Enable (W). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Write Protect (WP). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Ready/Busy (RB). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
V
DD
Supply Voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
V
SS
Ground . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
BUS OPERATIONS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Command Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Address Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Data Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Data Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Write Protect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Standby . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Table 5. Bus Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Table 6. Address Insertion, x8 Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3/56
NAND128-A, NAND256-A, NAND512-A, NAND01G-A
Table 7. Address Insertion, x16 Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Table 8. Address Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
COMMAND SET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Table 9. Commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
DEVICE OPERATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Pointer Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Figure 11.Pointer Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Figure 12.Pointer Operations for Programming. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Read Memory Array. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Random Read . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Page Read. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Sequential Row Read . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Figure 13.Read (A,B,C) Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Figure 14.Read Block Diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Figure 15.Sequential Row Read Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Figure 16.Sequential Row Read Block Diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Page Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Figure 17.Page Program Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Copy Back Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Table 10. Copy Back Program Addresses. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Figure 18.Copy Back Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Cache Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Figure 19.Cache Program Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Block Erase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Figure 20.Block Erase Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Read Status Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Write Protection Bit (SR7) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
P/E/R Controller and Cache Ready/Busy Bit (SR6) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
P/E/R Controller Bit (SR5) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Cache Program Error Bit (SR1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Error Bit (SR0) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
SR4, SR3 and SR2 are Reserved . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Table 11. Status Register Bits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Read Electronic Signature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Table 12. Electronic Signature. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Automatic Page 0 Read at Power-Up. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Automatic Page 0 Read Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Chip Enable Don’t Care Enabled. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Chip Enable Don’t Care Disabled . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Figure 21.Chip Enable Don’t Care Enabled and Automatic Page 0 Read at Power-Up . . . . . . . . . 29
Figure 22.Automatic Page 0 Read at Power-Up (Chip Enable Don’t Care Disabled) . . . . . . . . . . . 30
SOFTWARE ALGORITHMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4/56
NAND128-A, NAND256-A, NAND512-A, NAND01G-A
Bad Block Management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Block Replacement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Table 13. Block Failure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Figure 23.Bad Block Management Flowchart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Figure 24.Garbage Collection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Garbage Collection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Wear-leveling Algorithm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Error Correction Code. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Figure 25.Error Detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Hardware Simulation Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Behavioral simulation models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
IBIS simulations models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
PROGRAM AND ERASE TIMES AND ENDURANCE CYCLES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Table 14. Program, Erase Times and Program Erase Endurance Cycles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
MAXIMUM RATING. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Table 15. Absolute Maximum Ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
DC and AC PARAMETERS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Table 16. Operating and AC Measurement Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Table 17. Capacitance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Table 18. DC Characteristics, 1.8V Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Table 19. DC Characteristics, 3V Devices. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Table 20. AC Characteristics for Command, Address, Data Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Table 21. AC Characteristics for Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Figure 26.Command Latch AC Waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Figure 27.Address Latch AC Waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Figure 28.Data Input Latch AC Waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Figure 29.Sequential Data Output after Read AC Waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Figure 30.Read Status Register AC Waveform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Figure 31.Read Electronic Signature AC Waveform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Figure 32.Page Read A/ Read B Operation AC Waveform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Figure 33.Read C Operation, One Page AC Waveform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Figure 34.Page Program AC Waveform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Figure 35.Block Erase AC Waveform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Figure 36.Reset AC Waveform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Ready/Busy Signal Electrical Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Figure 37.Ready/Busy AC Waveform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Figure 38.Ready/Busy Load Circuit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Figure 39.Resistor Value Versus Waveform Timings For Ready/Busy Signal . . . . . . . . . . . . . . . . 46
PACKAGE MECHANICAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Figure 40.TSOP48 - 48 lead Plastic Thin Small Outline, 12 x 20 mm, Package Outline . . . . . . . . 47
Table 22. TSOP48 - 48 lead Plastic Thin Small Outline, 12 x 20 mm, Package Mechanical Data . 47
Figure 41.WSOP48 – 48 lead Plastic Very Very Thin Small Outline, 12x17 mm, Package Outline 48
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