基于NAND Flash的高速大容量存储系统设计
电子技术应用
胡嘉孚1，2，章旭鑫1，2，赵福海1，2，吴侠义1，2，刘俭1，2
1.中国科学院空天信息创新研究院；2.中国科学院大学 电子电气与通信工程学院
摘要： 随着新器件、新技术的快速发展，数据采集的带宽与数量越来越大，传统存储方案已难以满足这些技术应用对大带宽、大容量数据存储的需求。基于NAND Flash设计了大带宽大容量存储系统，通过多通道并行架构和流水线管理技术，有效提升了存储系统的读写带宽和系统总容量。经验证，该高速存储系统工作功能正常、性能稳定，能完成大量原始数据的高速记录，保证了载荷数据的可靠使用。
中图分类号：TP274 文献标志码：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.257349
中文引用格式： 胡嘉孚，章旭鑫，赵福海，等. 基于NAND Flash的高速大容量存储系统设计[J]. 电子技术应用，2026，52(8)：136-142.
英文引用格式： Hu Jiafu，Zhang Xuxin，Zhao Fuhai，et al. Design of a high-speed large-capacity storage system based on NAND Flash[J]. Application of Electronic Technique，2026，52(8)：136-142.
中文引用格式： 胡嘉孚，章旭鑫，赵福海，等. 基于NAND Flash的高速大容量存储系统设计[J]. 电子技术应用，2026，52(8)：136-142.
英文引用格式： Hu Jiafu，Zhang Xuxin，Zhao Fuhai，et al. Design of a high-speed large-capacity storage system based on NAND Flash[J]. Application of Electronic Technique，2026，52(8)：136-142.
Design of a high-speed large-capacity storage system based on NAND Flash
Hu Jiafu1，2，Zhang Xuxin1，2，Zhao Fuhai1，2，Wu Xiayi1，2，Liu Jian1，2
1.Aerospace Information Research Institute， Chinese Academy of Sciences；2.School of Electronic， Electrical and Communication Engineering， University of Chinese Academy of Sciences
Abstract： With the rapid development of digital information technology, traditional storage media can no longer meet the demands of modern applications for high-speed and large-capacity data storage. This paper presents a high-speed, large-capacity storage system based on NAND Flash. By employing a multi-channel parallel architecture and pipeline management technology, the system effectively improves both throughput and reliability. Experimental results demonstrate that the high-speed storage system operates stably, enabling high-speed recording of large volumes of raw data while ensuring real-time data recording.
Key words : NAND Flash；FPGA；high-speed large-capacity storage；pipeline management；bad block management
引言
随着新器件、新技术的快速发展，数据采集的带宽与数量越来越大，数据存储系统在通信、图像处理、工业控制等领域面临着容量和速度的双重挑战。在5G通信、人工智能和自动驾驶等新兴应用场景中，数据量呈现指数级增长，对存储系统的实时性和可靠性提出了更高要求。传统存储方案如机械硬盘由于物理结构的限制，在读写速度和功耗方面存在明显瓶颈，已难以满足现代应用对大容量数据存储的需求。相比之下，NAND Flash存储器以其非易失性、高密度、低功耗等显著优势，成为现代存储系统的理想选择。特别是在嵌入式系统和移动设备中，NAND Flash凭借其体积小、抗震性强等特点，获得了广泛应用。
本文针对NAND Flash存储系统的性能优化问题，提出基于FPGA的控制器设计方案。通过多通道并行架构和流水线管理技术，有效提升了存储系统的读写带宽和系统总容量[1]。
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作者信息：
胡嘉孚1，2，章旭鑫1，2，赵福海1，2，吴侠义1，2，刘俭1，2
（1.中国科学院空天信息创新研究院，北京 100190；
2.中国科学院大学 电子电气与通信工程学院，北京 100049）
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