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May 2011 Rev 7 1/183
N25Q128
128-Mbit 3 V, multiple I/O, 4-Kbyte subsector erase on boot sectors,
XiP enabled, serial flash memory with 108 MHz SPI bus interface
Features
SPI-compatible serial bus interface
108 MHz (maximum) clock frequency
2.7 V to 3.6 V single supply voltage
Supports legacy SPI protocol and new Quad
I/O or Dual I/O SPI protocol
Quad/Dual I/O instructions resulting in an
equivalent clock frequency up to 432 MHz:
XIP mode for all three protocols
– Configurable via volatile or non-volatile
registers:
enables XiP mode directly after
power on
Program/Erase suspend instructions
Continuous read (entire memory) via single
instruction:
– Fast Read
– Quad or Dual Output Fast Read
– Quad or Dual I/O Fast Read
Flexible to fit application:
– Configurable number of dummy cycles
– Output buffer configurable
– Fast POR instruction: decrease power-on
time
– Reset function (upon customer request)
64-byte user-lockable, one-time programmable
(OTP) area
Erase capability
– Subsector (4-Kbyte) granularity in the 8
boot sectors (bottom or top parts)
– Sector (64-Kbyte) granularity
Write protections
– Software write protection applicable to
every 64-Kbyte sector (volatile lock bit)
– Hardware write protection: protected area
size defined by non-volatile bits (BP0, BP1,
BP2, BP3 and TB bit)
– Additional smart protections available upon
customer request
Electronic signature
– JEDEC standard two-byte signature
(BA18h)
– Additional 2 Extended Device ID (EDID)
bytes to identify device factory options
– Unique ID code (UID) with 14 bytes read-
only, available upon customer request
More than 100,000 program/erase cycles per
sector
More than 20 years data retention
Packages (all packages RoHS compliant)
– F8 = VDFPN8 8 x 6 mm (MLP8)
– 12 = TBGA24 6 x 8 mm
– F6 = VDFPN8 6 x 5 mm (MLP)
– SF = SO16 (300 mils body width)
– SE = SO8W (SO8 208 mils body width)

Contents N25Q128 - 3 V
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Contents
1 Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2 Signal descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.1 Serial data output (DQ1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.2 Serial data input (DQ0) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.3 Serial Clock (C) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.4 Chip Select (S) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.5 Hold (HOLD) or Reset (Reset) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.6 Write protect/enhanced program supply voltage (W
/VPP), DQ2 . . . . . . . 18
2.7 V
CC
supply voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.8 V
SS
ground . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3 SPI Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4 SPI Protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
4.1 Extended SPI protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
4.2 Dual I/O SPI (DIO-SPI) protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
4.3 Quad SPI (QIO-SPI) protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
5 Operating features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
5.1 Extended SPI Protocol Operating features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
5.1.1 Read Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
5.1.2 Page programming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
5.1.3 Dual input fast program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
5.1.4 Dual Input Extended Fast Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
5.1.5 Quad Input Fast Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
5.1.6 Quad Input Extended Fast Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
5.1.7 Subsector erase, sector erase and bulk erase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
5.1.8 Polling during a write, program or erase cycle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
5.1.9 Active power and standby power modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
5.1.10 Hold (or Reset) condition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
5.2 Dual SPI (DIO-SPI) Protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
5.2.1 Multiple Read Identification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

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5.2.2 Dual Command Fast reading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
5.2.3 Page programming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
5.2.4 Subsector Erase, Sector Erase and Bulk Erase . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
5.2.5 Polling during a Write, Program or Erase cycle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
5.2.6 Read and Modify registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
5.2.7 Active Power and Standby Power modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
5.2.8 HOLD (or Reset) condition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
5.3 Quad SPI (QIO-SPI)Protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
5.3.1 Multiple Read Identification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
5.3.2 Quad Command Fast reading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
5.3.3 QUAD Command Page programming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
5.3.4 Subsector Erase, Sector Erase and Bulk Erase . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
5.3.5 Polling during a Write, Program or Erase cycle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
5.3.6 Read and Modify registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
5.3.7 Active Power and Standby Power modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
5.3.8 HOLD (or Reset) condition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
5.3.9 VPP pin Enhanced Supply Voltage feature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
6 Volatile and Non Volatile Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
6.1 Legacy SPI Status Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
6.1.1 WIP bit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
6.1.2 WEL bit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
6.1.3 BP3, BP2, BP1, BP0 bits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
6.1.4 TB bit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
6.1.5 SRWD bit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
6.2 Non Volatile Configuration Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
6.2.1 Dummy clock cycles NV configuration bits (NVCR bits from 15 to 12) . 37
6.2.2 XIP NV configuration bits (NVCR bits from 11 to 9) . . . . . . . . . . . . . . . . 38
6.2.3 Output Driver Strength NV configuration bits (NVCR bits from 8 to 6) . . 38
6.2.4 Fast POR NV configuration bit (NVCR bit 5) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
6.2.5 Hold (Reset) disable NV configuration bit (NVCR bit 4) . . . . . . . . . . . . 38
6.2.6 Quad Input NV configuration bit (NVCR bit 3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
6.2.7 Dual Input NV configuration bit (NVCR bit 2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
6.3 Volatile Configuration Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
6.3.1 Dummy clock cycle: VCR bits 7 to 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
6.3.2 XIP Volatile Configuration bits (VCR bit 3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
6.4 Volatile Enhanced Configuration Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

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6.4.1 Quad Input Command VECR<7> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
6.4.2 Dual Input Command VECR<6> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
6.4.3 Reset/Hold disable VECR<4> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
6.4.4 Accelerator pin enable: QIO-SPI protocol / QIFP/QIEFP VECR<3> . . . 44
6.4.5 Output Driver Strength VECR<2:0> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
6.5 Flag Status Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
6.5.1 P/E Controller Status bit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
6.5.2 Erase Suspend Status bit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
6.5.3 Erase Status bit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
6.5.4 Program Status bit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
6.5.5 VPP Status bit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
6.5.6 Program Suspend Status bit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
6.5.7 Protection Status bit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
7 Protection modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
7.1 SPI Protocol-related protections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
7.2 Specific hardware and software protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
8 Memory organization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
9 Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
9.1 Extended SPI Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
9.1.1 Read Identification (RDID) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
9.1.2 Read Data Bytes (READ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
9.1.3 Read Data Bytes at Higher Speed (FAST_READ) . . . . . . . . . . . . . . . . 82
9.1.4 Dual Output Fast Read (DOFR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
9.1.5 Dual I/O Fast Read . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
9.1.6 Quad Output Fast Read . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
9.1.7 Quad I/O Fast Read . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
9.1.8 Read OTP (ROTP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
9.1.9 Write Enable (WREN) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
9.1.10 Write Disable (WRDI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
9.1.11 Page Program (PP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
9.1.12 Dual Input Fast Program (DIFP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
9.1.13 Dual Input Extended Fast Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
9.1.14 Quad Input Fast Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
9.1.15 Quad Input Extended Fast Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

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Micron Technology, Inc., reserves the right to change products or specifications without notice.
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9.1.16 Program OTP instruction (POTP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
9.1.17 Subsector Erase (SSE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
9.1.18 Sector Erase (SE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
9.1.19 Bulk Erase (BE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
9.1.20 Program/Erase Suspend . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
9.1.21 Program/Erase Resume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
9.1.22 Read Status Register (RDSR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
9.1.23 Write status register (WRSR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
9.1.24 Read Lock Register (RDLR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
9.1.25 Write to Lock Register (WRLR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
9.1.26 Read Flag Status Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
9.1.27 Clear Flag Status Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
9.1.28 Read NV Configuration Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
9.1.29 Write NV Configuration Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
9.1.30 Read Volatile Configuration Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
9.1.31 Write Volatile Configuration Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
9.1.32 Read Volatile Enhanced Configuration Register . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
9.1.33 Write Volatile Enhanced Configuration Register . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
9.2 DIO-SPI Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .112
9.2.1 Multiple I/O Read Identification protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
9.2.2 Dual Command Fast Read (DCFR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
9.2.3 Read OTP (ROTP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
9.2.4 Write Enable (WREN) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
9.2.5 Write Disable (WRDI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
9.2.6 Dual Command Page Program (DCPP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
9.2.7 Program OTP instruction (POTP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
9.2.8 Subsector Erase (SSE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
9.2.9 Sector Erase (SE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
9.2.10 Bulk Erase (BE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
9.2.11 Program/Erase Suspend . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
9.2.12 Program/Erase Resume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
9.2.13 Read Status Register (RDSR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
9.2.14 Write status register (WRSR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
9.2.15 Read Lock Register (RDLR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
9.2.16 Write to Lock Register (WRLR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
9.2.17 Read Flag Status Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
9.2.18 Clear Flag Status Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
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