1.1 芯片訂購信息

美光MTFC8GAKAJCN-4M_IT型eMMC，容量8GB，153-ball VFBGA封裝。

1.2 eMMC料號含義

2.1 特性

?多媒體卡（MMC）控制器和NAND閃存

?153球FBGA封裝（符合RoHS標準，環保封裝）

?VCC：2.7–3.6V

?VCCQ（雙電壓）：1.65–1.95V；2.7–3.6V

?工業溫度范圍

–工作溫度：-40?C至+85?C

–存儲溫度：-40?C至+85?C

2.2 MMC特性

?符合JEDEC/MMC標準5.0版（JEDEC標準編號JESD84-B50）

–先進的12信號接口；

–主機可選支持x1、x4和x8個I/O通道

–支持SDR/DDR模式，時鐘頻率最高達52 MHz

–HS200/HS400模式

–實時時鐘

–命令類別：類0（基礎）；類2（塊讀取）；類4（塊寫入）；類5（擦除）；類6（寫保護）；類7（鎖卡）

–臨時寫保護

–強制啟動（高速啟動）

–睡眠模式

–可重放保護內存塊（RPMB）

–安全擦除與安全修剪

–硬件復位信號

–多分區增強屬性

–永久及上電寫保護

–高優先級中斷（HPI）

–后臺操作

–可靠寫入

–數據丟棄與清理

–擴展分區

–上下文ID

–數據標簽

–聲明已打包的命令

–設備容量動態調整

–向后兼容舊版MMC

–緩存

–現場固件更新（FFU）

–設備運行狀態報告

–休眠通知

–關機通知

?實現ECC和塊管理

2.3 e-MMC性能和電流消耗

表1：MLC分區順序性能

注：1.總線處于x8 I/O模式。對1MB塊進行順序訪問。其他性能數據，例如特定應用板上的系統性能，將在客戶要求時提供在單獨的文檔中。

表2：MLC分區隨機性能

注：1.總線處于x8 I/O模式。隨機訪問不同跨度的4KB塊（從1GB到整個卡）。其他性能數據，例如特定應用板上的系統性能，將在客戶要求時提供在單獨文檔中。

表3：電流消耗

注：1.總線處于x8 I/O模式。VCC = 3.6V，VCCQ = 1.95V，25°C。測量結果為平均RMS電流消耗。ICCQ為在測試儀負載斷開時在讀取操作的電流測量值。

3、一般說明

美光eMMC是一種通信與大容量數據存儲設備，采用符合MMC系統規范的先進11信號總線架構，集成了多媒體卡（MMC）接口、NAND閃存組件及控制器。其每比特成本優勢顯著、封裝體積小巧且可靠性優異，堪稱工業應用領域的理想選擇，廣泛應用于基礎設施網絡設備、個人電腦服務器等各類工業產品。

這種非易失性存儲器在保持數據完整性時無需持續供電，可在寬泛的工作溫度范圍內穩定運行，并具備抗沖擊抗振動的特性。

3.1 信號描述

CLK，時鐘（輸入）。命令行和數據線(s)在每個時鐘周期上進行一次傳輸。頻率可在最小和最大時鐘頻率之間變化。

RST_n，復位（輸入）。RST_n信號由主機用來復位設備，將設備移至預空閑狀態。默認情況下，設備中暫時禁用RST_n信號。主機必須將ECSD寄存器字節162的bit[1：0]設置為0x1才能啟用此功能。

CMD，命令（輸入/輸出）。此信號是雙向的命令通道，用于命令和響應傳輸。CMD信號有兩種總線模式：開漏模式和推挽模式。命令由MMC主機發送到設備，響應由設備發送到主機。

DAT[7:0]，數據（輸入/輸出）。此為雙向數據信號。DAT信號采用推挽模式工作。默認情況下，設備通電或RST_n信號被激活后，僅DAT0通道用于數據傳輸。MMC控制器可通過DAT[3：0]（4位模式）或DAT[7：0]（8位模式）配置更寬的數據總線進行傳輸。設備內置用于DAT[7：1]數據線的上拉電阻。設備進入4位模式后，會立即斷開DAT[3：1]線路上的上拉電阻。當設備切換至8位模式時，會斷開DAT[7：1]線路上的上拉電阻。

DS，數據選通信號（輸出）。由設備生成，用于HS400模式下的數據輸出和CRC狀態響應輸出。該信號頻率與時鐘信號CLK保持同步。在數據輸出時，每個信號周期會向數據線傳輸兩個比特（2x），其中正沿傳輸一個比特，負沿傳輸另一個比特。對于CRC狀態響應輸出，CRC狀態僅在正沿被鎖存，而在負沿則處于“無關緊要”狀態。

VCC，電源。NAND接口（I/F）I/O和NAND閃存電源。

VCCQ，電源。e.MMC控制器核心和e.MMC I/F I/O電源。

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，內部電壓節點。勿連接到電源電壓或接地。

NC，無連接。不存在內部連接。

RFU，預留將來使用。沒有內部連接，保持外部浮動懸空。

3.2 153個引腳信號分配

注意：

1.早期JEDEC產品或機械規范版本中，預留供未來使用的（RFU）焊球曾被定義為無連接（NC）焊球。根據舊版規范分配的NC焊球原本可直接接到系統地。為支持新功能的引入，v4.4機械規范將部分焊球重新劃分為RFU。所有新增PCB焊盤布局均需采用新焊球分配方案，并保持RFU焊球在系統板上的浮動狀態。

2. VCC、VCCQ、VSS及VSSQ焊球必須全部接入系統板。

3.3 封裝尺寸

153個Ball，VFBGA封裝，11.5x13.0x1.0mm。

4、架構

4.1 eMMC功能框圖

4.2 MMC協議獨立于NAND閃存技術

MMC規范定義了主機與設備之間的通信協議。該協議獨立于設備內置的NAND閃存特性，由智能板載控制器統一管理。

控制器也負責邏輯塊分配、壞塊均衡等塊管理功能，這些管理功能需要復雜的算法支持，并完全依賴于NAND閃存的技術規格（包括存儲器類型或代數）。

由于這些管理功能由eMMC內部處理，因此對主機處理器而言完全透明。

4.3 缺陷和錯誤管理

美光電子（Micron e.MMC）采用先進的缺陷與錯誤管理技術。當檢測到缺陷塊時，設備會自動用備用塊完全替換該缺陷塊。這一過程對主機完全透明，不會影響用戶分配的數據空間。

設備還內置糾錯碼（ECC，Error Correction Code）算法，確保數據完整性。為充分發揮這些先進技術的優勢，并保障設備全生命周期內的數據正確加載與存儲，主機需注意以下事項：

?在寫入、讀取和擦除操作后檢查狀態；

?避免在執行寫入或擦除操作期間斷電。

4.4 操作條件寄存器

32位操作條件寄存器（OCR，Operation Conditions Register）保持eMMC的電壓曲線和訪問模式指示，此外，該寄存器還包括狀態信息位。

4.5 CID寄存器

eMMC卡識別（CID，Card Identification Register）寄存器寬128位，它包含在卡識別階段使用的設備識別信息，這是e.MMC協議所要求的。每個設備創建時都會有一個唯一的識別號。

4.6 CSD寄存器

eMMC卡專用數據（CSD，Card-Specific Data）寄存器用于提供設備內容訪問的相關信息。該寄存器定義了數據格式、糾錯類型、最大數據訪問時長、數據傳輸速度，以及是否啟用DS寄存器等功能。寄存器的可編程部分（Table 8: CSD Register Field Parameters表中標記為W或E的條目）可通過PROGRAM_CSD（CMD27）命令進行修改。

4.7 ECSD寄存器

512字節的擴展卡專用數據（ECSD，Extended Card-Specific Data）寄存器用于定義設備屬性和選定模式。最高320字節為屬性段，該段定義設備功能且主機無法修改；最低192字節為模式段，用于定義設備運行的配置模式。主機可通過SWITCH命令修改模式段的屬性設置。

5、DC電氣規格-器件電源

不同設備配置的設備電流消耗定義在ECSD寄存器的功率等級字段中。

VCC用于NAND閃存設備及其接口電壓；

VCCQ用于控制器和eMMC接口電壓。

5.1 極限指標

5.2 電容和電阻設置

對CMD信號，上拉10K電阻。

對DAT[7:0]信號，上拉50K電阻。

對RST_n信號，上拉50K電阻。

對CLK/CMD/DS/DAT[7:0]控50Ω阻抗。

對CLK信號，加22Ω串阻。

對DS（DATA STROBE）信號，加22Ω串阻，下拉10~100K電阻。

VCCQ電容，C1=2.2uF，C2=0.1uF。

VCC電容，C3=2.2uF，C4=0.1uF。

VDDIM電容（Creg），C5=1uF，C6=0.1uF。此為內部電壓節點不能連接到電源電壓或接地。

注意事項：

1.用于防止總線浮空。

2.若主機未使用硬件復位（RST_n），則無需在RST_n線上設置上拉電阻（Extended_CSD[162]=00h）。

3.保持阻抗匹配。

4.建議采用此方案以補償PCB板可能出現的阻抗失配問題。

5.耦合電容應盡可能與VCCQ和VSSQ端子緊密連接。

6.耦合電容應盡可能與VCC和VSS端子緊密連接。

7.耦合電容應盡可能與VDDIM和VSS端子緊密連接。