美光MTFC8GAKAJCN-4M_IT型eMMC应用介绍
1.1 芯片订购信息
美光MTFC8GAKAJCN-4M_IT型eMMC，容量8GB，153-ball VFBGA封装。
1.2 eMMC料号含义
2.1 特性
•多媒体卡（MMC）控制器和NAND闪存
•153球FBGA封装（符合RoHS标准，环保封装）
•VCC：2.7–3.6V
•VCCQ（双电压）：1.65–1.95V；2.7–3.6V
•工业温度范围
–工作温度：-40˚C至+85˚C
–存储温度：-40˚C至+85˚C
2.2 MMC特性
•符合JEDEC/MMC标准5.0版（JEDEC标准编号JESD84-B50）
–先进的12信号接口；
–主机可选支持x1、x4和x8个I/O通道
–支持SDR/DDR模式，时钟频率最高达52 MHz
–HS200/HS400模式
–实时时钟
–命令类别：类0（基础）；类2（块读取）；类4（块写入）；类5（擦除）；类6（写保护）；类7（锁卡）
–临时写保护
–强制启动（高速启动）
–睡眠模式
–可重放保护内存块（RPMB）
–安全擦除与安全修剪
–硬件复位信号
–多分区增强属性
–永久及上电写保护
–高优先级中断（HPI）
–后台操作
–可靠写入
–数据丢弃与清理
–扩展分区
–上下文ID
–数据标签
–声明已打包的命令
–设备容量动态调整
–向后兼容旧版MMC
–缓存
–现场固件更新（FFU）
–设备运行状态报告
–休眠通知
–关机通知
•实现ECC和块管理
2.3 e-MMC性能和电流消耗
表1：MLC分区顺序性能
注：1.总线处于x8 I/O模式。对1MB块进行顺序访问。其他性能数据，例如特定应用板上的系统性能，将在客户要求时提供在单独的文档中。
表2：MLC分区随机性能
注：1.总线处于x8 I/O模式。随机访问不同跨度的4KB块（从1GB到整个卡）。其他性能数据，例如特定应用板上的系统性能，将在客户要求时提供在单独文档中。
表3：电流消耗
注：1.总线处于x8 I/O模式。VCC = 3.6V，VCCQ = 1.95V，25°C。测量结果为平均RMS电流消耗。ICCQ为在测试仪负载断开时在读取操作的电流测量值。
3、一般说明
美光eMMC是一种通信与大容量数据存储设备，采用符合MMC系统规范的先进11信号总线架构，集成了多媒体卡（MMC）接口、NAND闪存组件及控制器。其每比特成本优势显著、封装体积小巧且可靠性优异，堪称工业应用领域的理想选择，广泛应用于基础设施网络设备、个人电脑服务器等各类工业产品。
这种非易失性存储器在保持数据完整性时无需持续供电，可在宽泛的工作温度范围内稳定运行，并具备抗冲击抗振动的特性。
3.1 信号描述
CLK，时钟（输入）。命令行和数据线(s)在每个时钟周期上进行一次传输。频率可在最小和最大时钟频率之间变化。
RST_n，复位（输入）。RST_n信号由主机用来复位设备，将设备移至预空闲状态。默认情况下，设备中暂时禁用RST_n信号。主机必须将ECSD寄存器字节162的bit[1：0]设置为0x1才能启用此功能。
CMD，命令（输入/输出）。此信号是双向的命令通道，用于命令和响应传输。CMD信号有两种总线模式：开漏模式和推挽模式。命令由MMC主机发送到设备，响应由设备发送到主机。
DAT[7:0]，数据（输入/输出）。此为双向数据信号。DAT信号采用推挽模式工作。默认情况下，设备通电或RST_n信号被激活后，仅DAT0通道用于数据传输。MMC控制器可通过DAT[3：0]（4位模式）或DAT[7：0]（8位模式）配置更宽的数据总线进行传输。设备内置用于DAT[7：1]数据线的上拉电阻。设备进入4位模式后，会立即断开DAT[3：1]线路上的上拉电阻。当设备切换至8位模式时，会断开DAT[7：1]线路上的上拉电阻。
DS，数据选通信号（输出）。由设备生成，用于HS400模式下的数据输出和CRC状态响应输出。该信号频率与时钟信号CLK保持同步。在数据输出时，每个信号周期会向数据线传输两个比特（2x），其中正沿传输一个比特，负沿传输另一个比特。对于CRC状态响应输出，CRC状态仅在正沿被锁存，而在负沿则处于“无关紧要”状态。
VCC，电源。NAND接口（I/F）I/O和NAND闪存电源。
VCCQ，电源。e.MMC控制器核心和e.MMC I/F I/O电源。
VSS，地。NAND I/F I/O和NAND Flash接地。
VSSQ，地。e.MMC控制器核心和e.MMC I/F接地。
VDDIM，内部电压节点。勿连接到电源电压或接地。
NC，无连接。不存在内部连接。
RFU，预留将来使用。没有内部连接，保持外部浮动悬空。
3.2 153个引脚信号分配
注意：
1.早期JEDEC产品或机械规范版本中，预留供未来使用的（RFU）焊球曾被定义为无连接（NC）焊球。根据旧版规范分配的NC焊球原本可直接接到系统地。为支持新功能的引入，v4.4机械规范将部分焊球重新划分为RFU。所有新增PCB焊盘布局均需采用新焊球分配方案，并保持RFU焊球在系统板上的浮动状态。
2. VCC、VCCQ、VSS及VSSQ焊球必须全部接入系统板。
3.3 封装尺寸
153个Ball，VFBGA封装，11.5x13.0x1.0mm。
4、架构
4.1 eMMC功能框图
4.2 MMC协议独立于NAND闪存技术
MMC规范定义了主机与设备之间的通信协议。该协议独立于设备内置的NAND闪存特性，由智能板载控制器统一管理。
控制器也负责逻辑块分配、坏块均衡等块管理功能，这些管理功能需要复杂的算法支持，并完全依赖于NAND闪存的技术规格（包括存储器类型或代数）。
由于这些管理功能由eMMC内部处理，因此对主机处理器而言完全透明。
4.3 缺陷和错误管理
美光电子（Micron e.MMC）采用先进的缺陷与错误管理技术。当检测到缺陷块时，设备会自动用备用块完全替换该缺陷块。这一过程对主机完全透明，不会影响用户分配的数据空间。
设备还内置纠错码（ECC，Error Correction Code）算法，确保数据完整性。为充分发挥这些先进技术的优势，并保障设备全生命周期内的数据正确加载与存储，主机需注意以下事项：
•在写入、读取和擦除操作后检查状态；
•避免在执行写入或擦除操作期间断电。
4.4 操作条件寄存器
32位操作条件寄存器（OCR，Operation Conditions Register）保持eMMC的电压曲线和访问模式指示，此外，该寄存器还包括状态信息位。
4.5 CID寄存器
eMMC卡识别（CID，Card Identification Register）寄存器宽128位，它包含在卡识别阶段使用的设备识别信息，这是e.MMC协议所要求的。每个设备创建时都会有一个唯一的识别号。
4.6 CSD寄存器
eMMC卡专用数据（CSD，Card-Specific Data）寄存器用于提供设备内容访问的相关信息。该寄存器定义了数据格式、纠错类型、最大数据访问时长、数据传输速度，以及是否启用DS寄存器等功能。寄存器的可编程部分（Table 8: CSD Register Field Parameters表中标记为W或E的条目）可通过PROGRAM_CSD（CMD27）命令进行修改。
4.7 ECSD寄存器
512字节的扩展卡专用数据（ECSD，Extended Card-Specific Data）寄存器用于定义设备属性和选定模式。最高320字节为属性段，该段定义设备功能且主机无法修改；最低192字节为模式段，用于定义设备运行的配置模式。主机可通过SWITCH命令修改模式段的属性设置。
5、DC电气规格-器件电源
不同设备配置的设备电流消耗定义在ECSD寄存器的功率等级字段中。
VCC用于NAND闪存设备及其接口电压；
VCCQ用于控制器和eMMC接口电压。
5.1 极限指标
5.2 电容和电阻设置
对CMD信号，上拉10K电阻。
对DAT[7:0]信号，上拉50K电阻。
对RST_n信号，上拉50K电阻。
对CLK/CMD/DS/DAT[7:0]控50Ω阻抗。
对CLK信号，加22Ω串阻。
对DS（DATA STROBE）信号，加22Ω串阻，下拉10~100K电阻。
VCCQ电容，C1=2.2uF，C2=0.1uF。
VCC电容，C3=2.2uF，C4=0.1uF。
VDDIM电容（Creg），C5=1uF，C6=0.1uF。此为内部电压节点不能连接到电源电压或接地。
注意事项：
1.用于防止总线浮空。
2.若主机未使用硬件复位（RST_n），则无需在RST_n线上设置上拉电阻（Extended_CSD[162]=00h）。
3.保持阻抗匹配。
4.建议采用此方案以补偿PCB板可能出现的阻抗失配问题。
5.耦合电容应尽可能与VCCQ和VSSQ端子紧密连接。
6.耦合电容应尽可能与VCC和VSS端子紧密连接。
7.耦合电容应尽可能与VDDIM和VSS端子紧密连接。