sandisku盘写保护

解读U盘存储结构原理

U盘的结构比较简单，主要是由USB插头、主控芯片、稳压IC(LDO)、晶振、闪存(FLASH)、PCB板、帖片

电阻、电容、发光二极管(LED)等组成。

U盘的结构基本上由五部分组成：USB端口、主控芯片、FLASH（闪存）芯片、PCB底板、外

壳封装。

U盘的基本工作原理也比较简单：USB端口负责连接电脑，是数据输入或输出的通道；主控芯

片负责各部件的协调管理和下达各项动作指令，并使计算机将U盘识别为“可移动磁盘”，是U

盘的“大脑”；FLASH芯片与电脑中内存条的原理基本相同，是保存数据的实体，其特点是断电

后数据不会丢失，能长期保存；PCB底板是负责提供相应处理数据平台，且将各部件连接在一

起。

概要:所谓“USB闪存盘”（以下简称“U盘”）是基于USB接口、以闪存芯片

为存储介质的无需驱动器的新一代存储设备。U盘的出现是移动存储技术领域的一

大突破，其体积小巧，特别适合随身携带，可以随时随地、轻松交换资料数据，是

理想的移动办公及数据存储交换产品。

U盘的结构比较简单，主要是由USB插头、主控芯片、稳压IC(LDO)、晶振、闪

存(FLASH)、PCB板、帖片电阻、电容、发光二极管(LED)等组成。

U盘使用标准的USB接口，容量一般在32M～256M之间，最高容量已有2G的产

品，能够在各种主流操作系统及硬件平台之间作大容量数据存储及交换。其低端产

品的市场价格已与软驱接近，而且现在很多主板已支持从USB存储器启动，实用功

能更强。总体来说U盘有着软驱不可比拟的优势，主要具有体积小、功能齐全、使

用安全可靠等特点。但也存在容量还不够大且无法扩充、价格较高、在Win98等部

分操作系统下需安装驱动程序等缺点。

USB插头：容易出现和电路板虚焊，造成U盘无法被电脑识别，如果是电源脚

虚焊，会使U盘插上电脑无任何反映。有时将U盘摇动一下电脑上又可以识别，就

可以判断USB插口接触不良。只要将其补焊即可解决问题。

稳压IC：又称LDO，其输入端5V，输出3V，有些劣质U盘的稳压IC很小，容

易过热而烧毁。还有USB电源接反也会造成稳压IC烧毁。维修时可以用万用表测量

其输入电压和输出电压。如无3V输出，可能就是稳压IC坏了。但有一种情况，输

出电压偏低，且主控发烫，这时就是主控烧了。

还有些U盘会在USB+5V和稳压IC之间串一个0欧姆的保护电阻，此时稳压IC

没有5V输入电压就是它坏了。

现在许多主控都将LDO集成到主控内部了，所以我们会看到许多U盘都没有外

置LDO了，它们都是USB+5V电压直接输入。这种情况就要换主控了。

晶振：早期的U盘大多都是用6M的晶振，现在的U盘则普遍采用12M晶振。晶

振不耐摔，所以它是U盘上的易损件，最好的维修方法就是用相同频率的晶振直接

代换。

主控芯片：主控制芯片负责闪存与USB连接，是U盘的核心，我们一般所说的

U盘方案就是指主控芯片的型号。量产工具也是与它对应的。有些主控芯片还要输

入3V的电压给FLASH供电，保证闪存的正常工作。

FLASH焊盘：它的作用是固定闪存，使闪存与主控连接。

受外力挤压后容易使闪存与焊盘接触不良，这时会造成电脑上的U盘打不开，

无法存储文件等。只要将闪存的引脚补焊一下就可以修复，也即我们常说的拖焊.

U盘的基本工作原理也比较简单：USB端口负责连接电脑，是数据输入或输出的

通道；主控芯片负责各部件的协调管理和下达各项动作指令，并使计算机将U盘识

别为“可移动磁盘”，是U盘的“大脑”；FLASH芯片与电脑中内存条的原理基本

相同，是保存数据的实体，其特点是断电后数据不会丢失，能长期保存；PCB底板

是负责提供相应处理数据平台，且将各部件连接在一起。当U盘被操作系统识别后，

使用者下达数据存取的动作指令后，USB移动存储盘的工作便包含了这几个处理过

程。

U盘的硬件结构及成本构成

随着U盘价格的不断下调，加之有着容量大、速度快、体积小、携带方便、抗震性好、功耗

低、寿命长等众多显著优点，U盘已逐渐成为移动存储领域的新宠，市场容量巨大，在国内外

均有着非常广泛的市场。

随着技术的进步，U盘已经进入了成熟期，目前深圳有大量电子工厂和几个人的小作坊都

在生产U盘，直接导致了U盘品质良莠不齐、价格相距甚远。那么，做为U盘采购商，应该

如何来辨别U盘的品质呢？

要做到有效的判断U盘的品质,首先我们应该了解U盘的硬件结构及成本构成.

一、构成U盘的主要硬件部分:

第一，闪存。专业名称为“NANDFLASH”，即我们俗称的存储芯片。由于生产芯片的工厂

只有韩国三星、现代，美国的镁光和INTEL，日本的东芝及st意法等少数几个大厂，因此价

格基本上不相上下。就质量来讲三星应该是最好的，其余相差不大。闪存是U盘的主要构成件,

其成本占U盘总成本的90%左右,因此FLAH成本的高低直接影响整个产品的成本，所以那些

不法的工厂往往是在FLASH上做文章，以次充好，谋取暴利。因此,我们在采购U盘时,最需要

关注的是FLASH质量的好坏，采用A级正品芯片同样容量的U盘，不同厂家所报价格应该非

常接近，因为固定成本都是相差不多的，如果价格相差悬殊，则需要引起高度注意.。行货FLASH

芯片（A级正片）的价格行情可以从专业的网站上查询（不过需要注意的是：网站上的容量指

的是存储单元数而不是字节数，而我们通常说的存储容量为字节数，1字节=8个存储单元，就

是说你在网上看到的16GB需要除以8才是实际的存储容量，例如：Samsung16G（MLC）芯

片所标注的16G要除8等于2GB才是实际的存储容量），网上有香港、深圳两地的当天价格，

以及国内、香港、台湾行情分析，价格每天都会有所波动并与深圳出货价几乎一样。另外，你

在交易中心可以了解到有黑片或白片的供应，这里所谓的黑片和白片的确切定义：白片为正规

大厂提供晶元（芯片内的半导体核心部件）经过正规封装厂封装（外面黑色部分加引脚）芯片

上打的不是晶元厂商标，这些芯片应该说质量比A级正片要差一点比黑片好比较多（但很多销

售商会用黑片冒充白片）。黑片为生产厂生产检测没有通过的芯片（俗称次品），绝大部分黑

片没有商标，从外观上看就一长方形黑色片子（最多有几个字母）顾名思义“黑片”（但由于现

在有很多激光打标加工厂承接激光打标，也会有工厂在黑片上打上商标）。另外黑片也有专门

的公司在出售前进行检测分类，也有稍好些和非常差的黑片。

第二，PCBA。我们也称U盘主板。PCBA质量的好坏和以下因素有关：1.是采用的元器件

的质量。每个PCBA上有主控（U盘的主要控制器，相当一个小单片计算机，和使用的电脑进

行对接和通讯）、晶振、电阻、电容、发光二极管、LDO低压差线型稳压器（大部分内嵌在主

控中）、PCB板、USB接口端子等20多个元器件，每个元器件都要求使用原厂正品，否则都

会影响到产品的质量。不同质量的元器件价格会相差20%以上。贴片方式。国际流行

的贴片加工均采用由电脑控制的贴片机贴片（俗称机贴）。机贴的主板上锡均匀，元器件定位

正确，机械手贴片的力量均匀，很少出现虚焊，并且经过8温区以上的回流焊机焊接固定，产

品焊接非常可靠。而采用手工贴片的PCBA，由于贴片定位由人工控制，会出现元器件错位和

贴片用力不均匀等情况，其质量和机贴的主板是无法相提并论的。PCBA的成本一般在6-8元

左右（不包括一些用于特别形状的外壳，如皮壳、球型、超薄外壳等）。

第三、外壳。就是U盘外面的这层“衣服”。其构成材料主要有：ABS塑胶、PVC软胶、铝

合金、不锈钢、铜管和锌合金甚至极个别的还有使用木材和竹子的。

总之，一个U盘的成本主要主要由FLASH、PCBA主板（6-8元）、外壳（ABS塑胶的大约

在2元左右）、包装（2元左右）和加工费（4-5元）。

二、判断U盘质量的几个主要方面。

1、FLASH芯片。因为芯片是U盘的最主要构成件，且占总成本的90%以上。那些不法工

厂为获取暴利最多的就是在芯片上做文章。主要有以下两种手段：一、采用次品芯片，业内俗

称“黑片”。一般黑片的价格与正片不会相差很多，通常在3-5元左右，但因为其中存有坏快，

所表现出来得现象为：1.同一批次的U盘容量参差不齐，部分甚至低于正常容量值很多兆。而

A级正片所生产的U盘容量一致性是很好的；2.开箱合格率不到97%甚至更低，使用一个月故

障率超过30%甚至更高。也可以通过测试发现一些问题：首先通过属性检查需检测U盘的容量，

如低于以下参数：4GU盘实际容量小于3.89G、2GU盘实际容量小于1.94G、1GU盘实际容量

小于995兆、512兆U盘实际容量小于495兆、256兆U盘实际容量小于245兆的一般可以

认为该U盘由“黑片”制成。其次可以在U盘内拷入略小于实测容量的图片和影音文件，使用黑

片的U盘可能会出现部分图片花屏，影音文件中的一些文件不能播放等故障。二、除了在制造

U盘过程中采用“黑片”之外，危害性最大的就是采用“升级”。这里所谓的“升级”，并不是真正意

义上的升级而是指用较小容量的芯片，通过软件手段，使U盘表面上达到客户所需要的更大容

量，而实际上根本达不到他所标注的容量，如采用128兆的FLASH芯片制作成256兆U盘，

更有甚者将它作成1GB的U盘使用，用此类方法作成的U盘报价可以非常的低，因此如感觉

有些厂家的报价与市面正常报价低很多，则需要慎重考虑决定采购。此类U盘在存储低于实际

容量50%的文件时不易发生问题，一旦超出实际容量，在读取U盘超出容量的这些文件，就会

发现图片不能显示、电影播放不完整和文件执行不正常。用升级制成的U盘可以非常方便地检

测出来：只要在U盘内拷入所标注容量50%以上的图片文件，一部分会在拷贝中途提示出错，

有一部分则拷贝正常通过，但在打开文件后会发现其中的一些图片不能显示。由于芯片容量都

是以翻倍的形式递增，因此升级芯片的实际容量最多为标注容量的50%。当然有一些U盘工厂

也会采用拆机芯片，由于FLASH是有读写寿命，用旧芯片制成的U盘会减少使用年限，但不

容易检测出来。

2．PCBA主板。如果要判断PCBA的贴片质量好坏不太容易，必须拆开外壳通过观察才能

判断。首先，观察元器件排列是否整齐，如元器件排列不齐，甚至有些元器件是白色的（因为

贴反了，但不影响使用），那一定是手贴，其次观察元器件焊点是否均匀，如焊点大小相差较

大，则也可能是手贴。

3．外壳。现在市场上大量存在的是公模。公模因为其与主板的匹配性上存在一定的差异性，

因此在整个U盘的装配上不能做到完全紧密，有的会感觉比较粗糙。由于市场竞争非常激烈，

有很多工厂会采用回料生产外壳。一些有实力的工厂除了采用一些公模外，还有自己开发的私

模。除了外观上具有唯一性外，另外因为是根据自己专用的主板尺寸来开模，因此其与主板的

结合度是非常紧密的，外观的一致性非常好。

以上是一些有关U盘的构成和成本的分析，供需要进行U盘采购的相关人员参考。

2008年05月06日星期二13:33

U盘硬件主要由USB接口、主控芯片、FLASH芯片、晶体振荡器组成。

USB接口有四根边接线，有5V、地和两根数据线.

主控芯片主要起电脑与FLASH芯片之间数据交换的作用，分为全速（USB2.0全速）

和高速（USB2.0高速）。注：USB2.0全速在以前被称为USB1.1。

这两类接口的区别是传输速率不同。USB1.1最大传输速度为12Mbps/秒，USB2.0最

大传输速度为480Mbps/秒。

主控芯片现在的方案主要有：擎泰Skymedi方案、群联Phison方案、联盛USBest

方案、慧荣SMI方案、芯邦Chipsbank方案、朗科Netac方案、安国(群胜)Alcor

方案、我想iCreate方案、超科威Ameco方案、OTI方案等，每种方案又有很多种

型号。

FLASH芯片是U盘的心脏，我们的数据都保存在这里。它质量的好坏关系到数据的

安全性，一些仿冒U盘就使用劣质的FLASH芯片，如图1中的FLASH芯片，连品牌

型号都没有，很可能是被淘汰的不良芯片。

FLASH芯片按类型又分为SLC和MLC。SLC全称是Single-LevelCell，即单层单元

闪存，而MLC全称则是Multi-LevelCell，即为多层单元闪存。它们之间的区别，

在于SLC每一个单元，只能存储一位数据，MLC每一个单元可以存储两位数据，MCL

的数据密度要比SLC大一倍。SLC因单一存储单元只能存放一个Bit的资料，所以

成本高价格贵，但是效率高速度快，可靠性高，MLC正相反。它们的主要差别：

1.理论寿命：SLC10万次MLC1万次

2.写速度：SLC8MB/S、MLC为2MB/S

3.耗电：SLC能耗比MLC低，在相同使用条件下比MLC少15%左右的电流消耗。

4.单片容量：由于SLC是使用单层的单元存储，相对与MLC的多层单元存储来说容

量方面有限制，市面上也比较少见2G以上的SLC单颗闪存芯片。

虽然与SLC相比，MLC看起来缺点很多，但在单颗芯片容量方面，目前MLC还是占

了绝对的优势。MLC在架构上取胜SLC，而且国内外厂商也针对MLC做了很多的优化

和开发，未来很有可能取代SLC闪存芯片。

U盘中用的FLASH芯片的品牌主要有三星Samsung、现代Hynix、晟碟SanDisk、镁

光Micron等。

晶体振荡器也是U盘中的关键元件，而且是一个比较容易损坏的器件，特别是受到

大的振动易坏，所以如果U盘被摔过后不能用了，一般都是它坏了。U盘中的晶体

有插件式的和贴片式的两种，很多正规名牌U盘中都使用贴片式的晶体。

2008年05月07日星期三12:25

USBA型插座引脚分布

USBA型插头引脚分布

USBB型插座引脚分布

USBA型插头引脚分布

USBmini-B插座引脚分布

USBmini-B插头引脚分布

2008年05月06日星期二13:22

以下故障在维修时，首先要排除USB接口损坏及PCB板虚焊、及USB延长线正常的

情况下，再维修判断。

U盘的常见故障主要有：

1、电脑不能识别，也就是U盘插到机器上没有任何反应，

2、电脑将U盘识别为“无法识别的设备”，

3、U盘容量为0，电脑提示格式化却不能格式化，或提示“请插入磁盘”，

4、拷贝的文件经常无故损坏。

在维修这前，先要排除电脑的问题，可以用其它电脑测试一下。

1、U盘插到机器上没有任何反应

维修思路：根据故障现象判断，U盘整机没有工作，而U盘工作所要具备的条件也

就是我们维修的重点。无论任何方案的U盘想要工作都必须具备以下几个条件：

（1）供电，分为主控所需的供电和FLASH所需的供电，这两个是关键，而U盘电路

非常的简单，如没有供电一般都是保险电感损坏或3.3V稳压块损坏，说到稳压块再

这里也说一下，其有三个引脚分别是电源输入（5V）、地、电源输出（3.3），工作

原理就是当输入脚输入一个5V电压时，输出脚就会输出一个稳定的3.3V。只要查

到哪里是没有供电的根源，问题就会很好解决了。

（2）时钟，因主控要在一定频率下才能工作，跟FLASH通信也要时钟信号进行传输，

所以如果时钟信号没有，主控一定不会工作的。而在检查这方面电路的时候，其实

时钟产生电路很简单，只需要检查晶振及其外围电路即可，因晶振怕摔而U盘小巧

很容易掉在地上造成晶振损坏，只要更换相同的晶振即可。注意：晶振需要专用仪

器测量，判断其好坏最好的方法就是代换一个好的晶振来判断。U盘最容易坏的就

是晶体了。

（3）主控，如果上述两个条件都正常那就是主控芯片损坏了。只要更换主控了。

2、U盘插入电脑，提示“无法识别的设备”。

对于此现象，说明U盘的电路基本正常，而只是跟电脑通信方面有故障，而对于通

信方面有以下几点要检查：

（1）U盘接口电路，此电路没有什么特别元件就是两根数据线D+D-，所以在检查

此电路时只要测量数据线到主控之间的线路是否正常即可，一般都在数据线与主控

电路之间会串接两个小阻值的电阻，以起到保护的作用，所以要检查这两个电阻的

阻值是否正常。

（2）时钟电路，因U盘与电脑进行通信要在一定的频率下进行，如果U盘的工作频

率和电脑不能同步，那么系统就会认为这是一个“无法识别的设备”了。这时就要

换晶振了。而实际维修中真的有很多晶振损坏的实例！

（3）主控，如果上述两点检查都正常，那就可以判断主控损坏了。

3、可以认U盘，U盘容量为0，电脑提示格式化却不能格式化，或提示“请插入磁

盘”，

此现象，可能是flash芯片损坏（多为虚焊），而绝大多数为软件问题。

解决方法：

对于虚焊，当然是重新焊接一下。

软件问题就只有找到对应主控方案的量产工具重新量产一下就可以了。随机光盘中

一般都是有的。也可以在网上下一个，但必须与U盘的主控相对应。

4、拷贝的文件经常无故损坏。

这种故障是因为flash有坏块或U盘本身为扩容的，解决方法同上，也只有重新量

产，不过量产后容量会有所变小。

2008年05月09日星期五13:11

u盘结构图

闪存名称的由来主要就是因为其存储介质是FlashMemory，有多种技术能

实现半导体存储，其中主要有NAND（与非）和NOR（异或）两种。而我们如今用的

“大容量”闪盘基本都是NAND型的，这是为什么呢？最主要的原因是：两者容量/

单位成本！其次是速度！都有很大不同，因此应用场合有所不同。

先来讲讲速度

Flash闪存是非易失存储器（所谓非易失性即掉电仍旧能保存信息的特性），

可以对称为块的存储器单元“块”进行擦写和再编程。

NAND电子盘模块结构图，内部不存在存储控制器，我们可以简单地认为某容量

（比如32MB）内部分成一个个小方块似的存储空间，每个空间内都能存储一定量大

小的信息。

NOR型闪存的块大小为64～128KB，而NAND型闪存块的大小为8～32KB，在上

一篇中介绍的三星闪存块头大小就是16KB，整个32MB容量是由2000个这样大小的

存储空间组成。

任何Flash闪存的写入操作只能在空或已擦除的单元内进行，所以大多数情况

下，在进行写入操作之前必须先执行擦除操作。NAND闪存执行擦除操作是十分简单

的，而NOR则要求在进行擦除前先要将目标块内所有的位（bit）都写为0。

NAND型的单元排列是串行的，而NOR型则是并行的。在NAND型闪存中，存贮

单元被分成页，由页组成块。根据容量不同，块和页的大小有所不同，而组成块的

页的数量也会不同，如8MB的模块，页大小为（512+16）Byte、块大小为（8K+256）

Byte；而2MB模块，页大小为（256+8）Byte、块大小为（4K+128）Byte。

该三星闪存芯片的页大小为（512+16）Byte，块大小为（16K+512）Byte

NAND型存贮单元的读写是以块和页为单位来进行的，像硬盘多过像传统的内

存。实际上，NAND型的FlashMemory可以看做是顺序读取的设备，它仅用8比特

的I/O端口就可以存取按页为单位的数据。正因为这样，它在读和擦文件、特别是

连续的大文件时，与NOR型的FlashMemory相比速度相当的快。但NAND型的不足

在于随机存取速度较慢，而且没有办法按字节写；这些方面就恰好是NOR型的优点

所在：NOR型随机存取速度较快，而且可以随机按字节写。正因为这些特点，所以

NAND型的FlashMemory适合用在大容量的多媒体应用中，而NOR型适合应用在数

据/程序存贮应用中。

好了，我们来看一下两者写入/擦除的速度有何不同：

NOR

NAND

写入/擦除一个块操作时间1～5s2～4ms

读性能1200～1500KB600～

800KB

写性

能<80KB200～400KB

大家看到，根本不是一个数量等级上的，大概相差1000倍！所以NOR型闪存比

NAND慢了很多——尤其是在写入数据时。为什么会慢呢？除了执行动作“与非”比

“异或”操作快很多外（这个在基础电子学中说得非常明白），另一个原因是NOR

的每块体积大，肥肉多，电子要把其一口吞掉实在是需要多花费功夫的。而且，执

行擦除操作时尺寸的不同进一步拉大了两者之间的性能差距。

我们把两者总结如下：

※NOR的读速度比NAND稍快一些；

※NAND的写入速度比NOR快很多；

※NAND的4ms擦除速度远比NOR的5s快；

※大多数写入操作需要先进行擦除操作；

※NAND的擦除单元更小，相应的擦除电路更少。

但是，速度问题就这么简单吗？我们再来看看两者接口的不同对速度造成的影

响。

NOR

NAND

接口/总线

SRAM接口/独立的地址数据总线

8位地址/数据/控制，I/O接口复杂

读取模式

随机读取快

串行地存取数据

我们看到，NOR因为有足够的地址引脚来寻址，Cell索引表与每个WordLine

及BitLine相连，可以很容易地随机存取其内部的每一个字节，而NAND却不同，

Cell表紧密连接，一串中只有前后Cell才与BitLine相连，因此集成度较高，处

理速度较慢——尤其是随机读取时需要一串串查找。

再来讲讲成本、容量和寿命的区别

NAND成本较低，单元尺寸约为NOR的一半，生产过程简单，同样大小可以做更

大的容量。

容量及应用场合1～16MB，主要用于存储代码8MB～1GB，主要用于存储数据，

比如CompactFlash、SecureDigital、PCCards和MMC存储卡从电子制造成本方面

说，越小精密度越高的东西反而成本越低（这与做MP3不同），当然，采用先进制

造工艺比如.18微米工艺能大幅降低成本。

最后说说可靠性和寿命问题

NORNAND

擦写次数(耐用性)约10万次约100万次

位交换(bit位反转)少较多

关键性数据需要错误探测/错误更正(EDC/ECC)算法

坏块处理无，因为坏块故障率少、随机分布，无法修正

我们看到，NAND闪存除了具有10比1的块擦除周期优势，典型的NAND块尺寸

要比NOR小8倍，每个NAND存储器块在给定的时间内的删除次数要少一些，而且寿

命较长，是NOR的十倍左右。其次，NAND因为是内部是半导体存储模块（晶体管），

很难保证寿命期内没有任何坏块出现（晶体管在高温、震动或者疲劳读写情况下容

易失效），我们通常是通过对闪存进行初始化扫描发现坏块，并将其标记为不可用

——这样一来，闪盘的容量会越来越少，不信你连续格式化100次，看看有没有“缩

水”的？这很好地解释了闪盘容量“神秘”减少的原因。闪盘的驱动决定了存储的

数据决不能向坏块写入，这就意味着在NAND器件上自始至终都必须进行虚拟映射。

简单地说，NOR型闪存像内存，存储程序代码为主，CPU能直接处理，我们可以

称之为CodeFlash；NAND型闪存像硬盘，存储数据为主，容量大，我们称之为Data

Flash。

总之，鉴于NAND型闪存拥有大容量低成本高速度小体积的先天优势，它当然是

作为闪盘的首选存储介质啦！