一）产品概述

S35ML01G3/S35ML02G3/S35ML04G3是 SkyHigh Memory 推出的1Gb/2Gb/4Gb容量 SPI 接口 SLC NAND Flash，专为嵌入式场景设计，采用 3V 单电源供电、16nm工艺（SkyHigh NAND Revision 3），兼容 SPI-NOR 指令集并针对 NAND 闪存特性做优化，具备低引脚数、高传输速率、片上 ECC 纠错和多重安全保护特性，提供多种封装形式，满足工业级和工业增强级的环境要求。

（二）核心架构与容量配置

该系列产品采用平面 (Plane) 架构，页、块、平面的容量与数量按型号区分，核心参数如下表：

表格

型号	容量	平面数	每平面块数	总块数	页规格（数据 + 备用）	块规格（数据 + 备用）
S35ML01G3	1Gb	1	1024	1024	(2048+64) B / 可选 (2048+128) B	(128K+4K) B / 可选 (128K+8K) B
S35ML02G3	2Gb	2	1024	2048	(2048+128)B	(128K+8K)B
S35ML04G3	4Gb	2	2048	4096	(2048+128)B	(128K+8K)B

• 每页包含主数据区和备用区，备用区用于 ECC 校验、坏块标记等；
• 每64 页组成 1 个块，块是擦除操作的最小单位，页是编程 / 读操作的最小单位。

（三）接口与传输特性

1. SPI 接口：支持单 I/O、双 I/O、四 I/O模式，最高时钟频率104MHz，兼容 SPI Mode0(CPOL=0/CPHA=0) 和Mode3(CPOL=1/CPHA=1)，输入数据在 SCK 上升沿锁存，输出数据在 SCK 下降沿有效；
2. 信号引脚：核心信号为 SCK（时钟）、CS#（片选）、SI/IO0/SO/IO1/WP#/IO2/HOLD#/IO3（数据 I/O/ 功能引脚）、VCC/VSS（电源），WP# 为写保护、HOLD# 为总线暂停，四 I/O 模式下功能引脚复用为数据 I/O；
3. 封装形式：提供8-Pin LGA(6×8mm)、16-Pin SOIC(300 mils)、24-Ball FBGA(8×6mm) 三种封装，满足不同 PCB 空间需求。

（四）关键性能指标

所有性能指标为典型值 (typ)，测试条件为 VCC=2.7V~3.6V，核心性能如下：

• 读性能：页读取时间45μs，支持缓存读、快速双 / 四 I/O 读，大幅提升传输速率；
• 编程性能：页编程时间350μs，单页支持4 次部分页编程，编程加载支持单 / 四 I/O 模式；
• 擦除性能：块擦除时间4ms，擦除操作仅针对整个块执行；
• 可靠性：工业级（-40℃~85℃）擦写次数100,000 次，工业增强级（-40℃~105℃）80,000 次，数据保持能力10 年；
• 出厂保障：0-7 号块出厂时保证为无坏块，有效降低初始坏块管理成本。

（五）电气特性

1. 供电范围：VCC=2.7V~3.6V，VCC<1.8V 时内置电压检测器禁用所有功能，防止电源切换时误编程 / 擦除；
2. 电流消耗：待机电流（CS# 高）20~100μA，读电流25~35mA，编程 / 擦除电流20~25mA；
3. 输入输出特性：输入高电压 VIH≥0.8VCC，输入低电压 VIL≤0.2VCC；输出高电压 VOH≥2.4V（IOH=-400μA），输出低电压 VOL≤0.4V（ILO=2.1mA）；
4. 时序参数：SCK 高低电平最小时间4.316ns，数据建立 / 保持时间分别为2.5ns/1.75ns，输出有效延迟7ns（105℃时最大 7.5ns）。

（六）功能与安全特性

1. 片上 ECC 纠错：内置ECC 纠错引擎，推荐系统层实现 1bit ECC 以防止总线传输错误，ECC 状态可通过状态寄存器读取（00 = 无错误，01=1-2 位纠错，10=3-6 位纠错，11 = 不可纠正）；
2. 块保护机制
   • 易失性块保护 (AVBP)：参数存储在易失寄存器，掉电恢复默认（所有块锁定），可保护连续的指定比例块（1/1024~1/2），支持上 / 下区间选择；
   • 永久性块保护 (PBP)：保护 0-63 号块（分 16 组，每组 4 块），保护后掉电不丢失，且不可解除，支持 PBP 锁定功能（不可逆，禁止后续 PBP 操作）；
3. OTP 区域：包含62 页 OTP 存储区（Block6，Page2~63），支持一次性编程、读和编程保护，OTP 区域需通过专用指令访问；
4. 唯一 ID / 序列号：片上集成唯一标识符（需工厂支持），可通过专用指令读取，用于设备身份识别；
5. 电源保护：电源过渡期间硬件禁止编程 / 擦除操作，防止电压波动导致的数据损坏。

（七）指令集与操作流程

1. 核心指令：兼容 SPI-NOR 基础指令，新增 NAND 专属指令，核心指令及操作码如下表：| 操作类型 | 指令名称 | 操作码 | 关键说明 ||----------|----------|--------|----------|| 基础操作 | 复位 / 写使能 / 写禁用 | FFh/06h/04h | 写使能是编程 / 擦除 / OTP 操作的前提 || 读操作 | 页读 / 缓存 1X 读 / 双 I/O 读 / 四 I/O 读 | 13h/03h/3Bh/6Bh | 页读将阵列数据载入缓存，缓存读实现高速输出 || 编程操作 | 编程加载 / 编程执行 / 四 I/O 编程加载 | 02h/10h/32h | 先加载数据到缓存，再执行编程到阵列 || 擦除操作 | 块擦除 | D8h | 仅针对整个块执行，需写使能 || 功能操作 | 获取特性 / 设置特性 | 0Fh/1Fh | 访问 / 配置片上寄存器（块保护 / ECC / 状态） || 身份识别 | 读 ID / 读唯一 ID | 9Fh / 专用流程 | 读 ID 返回厂商 ID (01h)+ 设备 ID，唯一 ID 需访问 OTP |
2. 关键操作流程：
   • 读操作：写使能→页读（13h）→等待操作完成→缓存读（03h/3Bh/6Bh）；
   • 编程操作：写使能→编程加载（02h/32h）→编程执行（10h）→等待操作完成；
   • 擦除操作：写使能→块擦除（D8h）→等待操作完成；
   • 状态查询：通过获取特性 (0Fh) 访问 C0h 状态寄存器，查看 OIP（操作中）、WEL（写使能）、P_Fail（编程失败）、E_Fail（擦除失败）等标志位。

（八）坏块管理

1. 坏块检测：出厂坏块标记为备用区第 1 字节非 FFh（第 1/2 / 最后一页任意一个满足即判定为坏块），系统需在首次使用前读取坏块信息并建立坏块表；
2. 坏块替换：使用中出现的坏块（编程 / 擦除失败），需将该块有效数据复制到新的无坏块，更新坏块表并禁止对原坏块的操作；
3. 出厂保障：0-7 号块出厂时保证无坏块，可用于存储系统关键数据（如坏块表、启动程序）。

（九）订货信息

订货型号按S35ML + 容量 + 工艺 + 总线 + 封装 + 材料 + 温度 + 规格 + 包装编码，核心编码规则如下：

• 容量：01G=1Gb，02G=2Gb，04G=4Gb；
• 工艺：3=16nm Revision3；
• 封装：W=8Pin LGA，G=16Pin SOIC，B=24Ball FBGA；
• 温度：I = 工业级 (-40~85℃)，V = 工业增强级 (-40~105℃)，B = 车规级 AECQ-100 (-40~105℃)；
• 规格：01=1Gb (2048+64) B，00=2/4Gb (2048+128) B；
• 包装：0 = 托盘，3 = 卷带包装。

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四、关键问题

问题 1：S35ML01/02/04G3 的架构与存储单位划分有何特点，不同型号的核心差异是什么？

答案：该系列采用页 - 块 - 平面的三级存储架构，页是读 / 编程最小单位，块是擦除最小单位（64 页 / 块），平面是物理存储分区；不同型号的核心差异体现在容量、平面数、总块数和备用区大小：1Gb 为 1 平面 1024 块，备用区默认 64B 可选 128B；2Gb 为 2 平面 2048 块，4Gb 为 2 平面 4096 块，2/4Gb 备用区固定 128B；且 2/4Gb 支持内部数据搬移（Copy Back）功能，1Gb 无此功能。

问题 2：S35ML 系列的块保护机制分为哪两种，各自的特性和应用场景是什么？

答案：分为易失性块保护 (AVBP)和永久性块保护 (PBP)两种；①AVBP：参数存储在易失寄存器，掉电后恢复默认（所有块锁定），可灵活配置保护1/1024~1/2的连续块，支持上 / 下区间选择，适用于临时保护系统运行中关键数据块，防止误擦写；②PBP：仅保护 0-63 号块（16 组，每组 4 块），保护后掉电不丢失且不可解除，还支持不可逆的 PBP 锁定，适用于永久保护出厂固化数据（如固件、启动程序），防止数据被篡改或擦除。

问题 3：S35ML 系列的读 / 编程 / 擦除操作的核心流程是什么，如何通过状态寄存器判断操作结果？

答案：①核心操作流程：读操作→写使能→页读 (13h) 将阵列数据载入缓存→通过 Get Feature (0Fh) 查 C0h 寄存器 OIP 位，等待操作完成→缓存读 (03h/3Bh/6Bh) 输出数据；编程操作→写使能→编程加载 (02h/32h) 将数据载入缓存→编程执行 (10h) 写入阵列→等待 OIP 位置 0；擦除操作→写使能→块擦除 (D8h)→等待 OIP 位置 0。②操作结果判断：通过Get Feature(0Fh) 访问C0h 状态寄存器，P_Fail=1 表示编程失败，E_Fail=1 表示擦除失败，OIP=1 表示设备忙，OIP=0 表示操作完成；ECCS1/ECCSO 位可查看 ECC 纠错状态，00 为无错误，11 为不可纠正错误。