低密度NOR閃存可延長嵌入式應(yīng)用的產(chǎn)品壽命

小型獨立和嵌入式系統(tǒng)——想想車庫開門器、電鉆、生產(chǎn)線設(shè)備和醫(yī)療分析系統(tǒng)——通常包含一個 8 位或 16 位微控制器 (MCU)，周圍是一組模擬和傳感器集成電路 (IC) 、顯示和通信接口 IC，在某些情況下，還有 SRAM、EEPROM 和 NOR 閃存 IC，這些 IC 不包含在所選微控制器中（見圖1）。當(dāng)這些工業(yè)或醫(yī)療產(chǎn)品繼續(xù)投放市場 20 年甚至更長時間時，終端設(shè)備制造商會感到最高興。

當(dāng) IC 供應(yīng)商宣布因遷移到新工藝節(jié)點而導(dǎo)致生命周期結(jié)束 (EOL) 時，這通常會成為這些系統(tǒng)制造商的重新認(rèn)證爭奪戰(zhàn)，從而轉(zhuǎn)移工程資源并增加現(xiàn)有項目的意外支出。NOR 閃存 IC（這些產(chǎn)品通常只需要 1 Mbit 到 8 Mbit）是一個特別繁重的長壽部件。這是因為更大密度的 NOR 閃存系列成員（256 Mbit 到 1+ Gbit）推動了內(nèi)存供應(yīng)商的業(yè)務(wù)決策，因此不斷推動更小的幾何工藝和更短的產(chǎn)品生命周期。

本文討論了 NOR 閃存壽命問題和 Microchip Technology 的解決方案。

?低密度內(nèi)存的前景??????????????????????????????????????????????????????????????????????

領(lǐng)先的 NOR 閃存供應(yīng)商正確地專注于他們的高利潤、大容量、高密度存儲部件。每家公司都有責(zé)任專注于自己的優(yōu)勢，以便在為客戶帶來最大價值和最低成本點的同時實現(xiàn)利潤最大化。在 NOR 閃存的四個十年中，這意味著幸存下來的內(nèi)存供應(yīng)商需要拋棄過去幾年的低密度產(chǎn)品。

隨著高端密度產(chǎn)品的上升，幾年后，非常低密度的產(chǎn)品將停產(chǎn)，如此循環(huán)往復(fù)。對于擁有 20 年產(chǎn)品壽命的嵌入式系統(tǒng)供應(yīng)商而言，這些 IC 中斷不僅意味著當(dāng)前供應(yīng)商部件的新版本，還意味著新供應(yīng)商。

這個痛苦問題的一個解決方案是通過使用 128-Mbit NOR 閃存 IC 來保存 4 Mb 的用戶編程代碼來“面向未來”系統(tǒng)設(shè)計。這種方法顯然會導(dǎo)致功耗和整體系統(tǒng)成本的低效。另一種解決方案是使用非傳統(tǒng)的 NOR 閃存供應(yīng)商，該供應(yīng)商出于其他商業(yè)原因提供相同的內(nèi)存產(chǎn)品 20 多年。該供應(yīng)商可能不具備存儲量的規(guī)模經(jīng)濟，無法在首次投標(biāo)時提供最低的當(dāng)前成本點，但隨著時間的推移，在考慮可能的重新鑒定成本和進行這些重新鑒定所損失的工程資源時，最重要的是對于這個供應(yīng)問題，可能是一個成本低得多的答案。

Microchip 多年前就發(fā)現(xiàn)了這一挑戰(zhàn)，因為它影響到廣泛的嵌入式客戶群。這種密度趨勢對業(yè)務(wù)計劃和業(yè)務(wù)目標(biāo)的負(fù)面影響需要進行戰(zhàn)略路線修正。結(jié)果是非傳統(tǒng)的 NOR 閃存 IC 供應(yīng)商提供串行 SRAM IC、串行 EEPROM IC、模擬和傳感器 IC 產(chǎn)品。只要客戶需要，這些“其他商業(yè)原因”提供了繼續(xù)供應(yīng)低密度 NOR 閃存 IC 的動力。此外，這些內(nèi)存產(chǎn)品供應(yīng)目前停止在 64 Mbit 以上的密度，重點內(nèi)存供應(yīng)商將在未來 20 年或更長時間內(nèi)繼續(xù)提供產(chǎn)品。

推薦 的 NOR 閃存器件具有預(yù)編程的 MAC 地址

圖 1是正在討論的系統(tǒng)類型的表示：一個被其他 IC 包圍的 MCU，以賦予嵌入式應(yīng)用程序生命和用途。在此示例中，8-Mbit 設(shè)備（突出顯示）包含幾個不同的顯示圖像，只要程序代碼（在本例中嵌入在 MCU 中）需要它，它們就會通過觸摸屏顯示輸出 IC 共享。這款外部 NOR 閃存 IC 的主要特點是 8 Mbits、標(biāo)準(zhǔn) SPI 接口、低待機電流、低寫入電流、小面積和 20 年的生產(chǎn)可用性。

圖 1：由于微控制器是嵌入式系統(tǒng)的核心，特定應(yīng)用還需要其他幾種 IC 技術(shù)，包括 NOR 閃存。（圖片：微芯片）

表 1比較了處理 EOL 低密度 NOR 閃存的兩種提議的解決方案：用于面向未來的 128-Mbit NOR 閃存 IC 和非傳統(tǒng)存儲器供應(yīng)商提供的長期可用的 8-Mbit NOR 閃存。顯然，8-Mbit NOR 閃存 IC 最能滿足嵌入式應(yīng)用的要求。

表 1：128-Mbit NOR 閃存 IC 與 8-Mb NOR 閃存 IC 的比較顯示了優(yōu)勢。（圖片：微芯片）

?使用低密度 NOR 閃存????????????????????????????????????????????????????????????????????????

如前所述，雖然低密度 NOR 閃存可能不適合大型 NOR 閃存供應(yīng)商的計劃或戰(zhàn)略，但它非常適合嵌入式公司的產(chǎn)品供應(yīng)和系統(tǒng)方法戰(zhàn)略。例如，一個典型的家庭很容易擁有幾十個帶有 8 位、16 位甚至 32 位 MCU 的嵌入式系統(tǒng)。這些系統(tǒng)中的大多數(shù)不需要大量代碼，因此 NOR 閃存通常提供程序代碼、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、校準(zhǔn)參數(shù)、事件日志等。

盡管許多 MCU 帶有內(nèi)置閃存來完成這些工作，但在某些情況下，如圖 1 所示，外部 NOR 閃存對其中一些應(yīng)用更有意義。給出的常見原因是總系統(tǒng)物料清單 (BOM) 成本權(quán)衡與提供的 MCU 閃存大小、MCU 功能與嵌入式閃存大小的不匹配、生產(chǎn)線制造期間測試集的更快刷新時間、現(xiàn)場升級的系統(tǒng)內(nèi)刷新事件等.

此外，諸如現(xiàn)場可編程門陣列和復(fù)雜可編程邏輯器件等門數(shù)較低的專用集成電路使用小型 NOR 閃存進行應(yīng)用內(nèi)編程、引導(dǎo)代碼和就地執(zhí)行 (XIP) 操作。NOR 閃存 IC 非常適合提供低待機功耗的 XIP 應(yīng)用，并且可以使用標(biāo)準(zhǔn)串行接口（例如 SPI）直接訪問。

低密度 NOR 閃存器件采用 8 引腳封裝，例如 8 引腳 SOIC 和 8 觸點 WDFN (6 × 5 mm)，板級效率也很高。對于電路板空間有限的應(yīng)用，例如電動牙刷，晶圓級芯片級封裝 (WLCSP) 可顯著節(jié)省封裝空間（幾乎 69%），如圖2 所示。

圖 2：8 Mbit 與 128 Mbit WLCSP 的封裝尺寸差異可能非常顯著，尤其是在空間很關(guān)鍵的情況下。（圖片：微芯片）

1000 ×更快的刷新時間

盡管 Microchip 是一家非傳統(tǒng)存儲器供應(yīng)商，但它生產(chǎn)大量閃存。每年出貨數(shù)十億個 MCU，其中包括閃存。此外，通過 Microchip 收購 Silicon Storage Technologies (SST) 獲得的被稱為SuperFlash技術(shù)的閃存具有顯著的技術(shù)和戰(zhàn)略優(yōu)勢。這些閃存單元的結(jié)構(gòu)可提供業(yè)界最快的擦除時間，與典型閃存器件相比，塊擦除時間快 20 倍，全芯片擦除時間快 1,000 倍。

雖然重新刷新 NOR 閃存在大型 NOR 閃存供應(yīng)商的世界中并不常見，但通過降低制造成本（例如在生產(chǎn)線上重新刷新內(nèi)存映像以提高系統(tǒng)測試覆蓋率）和提供一種低功耗、快速升級現(xiàn)場系統(tǒng)的方法。

回到上面的 128-Mbit 比較，128-Mbit NOR 閃存（沒有 SuperFlash 技術(shù)）的典型最大塊擦除時間為 0.7 秒到 1 秒。相比之下，8 Mbit NOR 閃存（具有 SuperFlash 增強功能）的塊最大擦除時間僅為 25 毫秒（快 30 倍）。除了節(jié)省時間之外，在一個重寫周期中，每次塊擦除的擦除/重寫功率差異約為 800 ms × 33 mA。

新設(shè)計中的 NOR 閃存????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? ???????????

Microchip Technology 對嵌入式系統(tǒng)的許多領(lǐng)域都有獨特的見解，而 NOR 閃存是這種見解不可或缺的一部分。為了讓人們對使用壽命長達數(shù)十年的設(shè)計充滿信心，只要客戶需要更換產(chǎn)品，它就有一種既定的做法來確?？捎眯?。雖然一些供應(yīng)商可能會退出 NOR 閃存產(chǎn)品甚至宣布 EOL，但這一承諾可以確保小型、中型甚至大容量應(yīng)用的可用性。這種使用壽命確?？蛻艨梢垣@得他們嵌入式系統(tǒng)所需的部件——只要需要。

審核編輯：湯梓紅