對(duì)更密集內(nèi)存的渴望為八進(jìn)制 NAND 打開(kāi)了大門(mén)

消費(fèi)者對(duì)智能電子產(chǎn)品的更多功能有著永不滿足的需求——無(wú)論是手機(jī)、消費(fèi)電子設(shè)備還是汽車娛樂(lè)系統(tǒng)。這就是存儲(chǔ)選擇一直并將繼續(xù)是絕對(duì)關(guān)鍵的地方。在過(guò)去十年中，所有這些系統(tǒng)都變得極其復(fù)雜，設(shè)計(jì)人員不斷需要更高的閃存密度來(lái)存儲(chǔ)代碼，以提供下一波創(chuàng)新功能和特性。然而，挑戰(zhàn)在于在不增加太多設(shè)備或系統(tǒng)成本的情況下增加這種密度。正如歷史所證明的那樣，消費(fèi)者想要更多的特性和功能，但他們不愿意為此付出更多。

市場(chǎng)和應(yīng)用

今天所有的電子系統(tǒng)都使用某種類型的閃存，并且由于新的和令人興奮的應(yīng)用程序的出現(xiàn)，對(duì)更高性能存儲(chǔ)器的需求正在以驚人的速度增長(zhǎng)。特別是，下面重點(diǎn)介紹的市場(chǎng)和應(yīng)用正在經(jīng)歷快速發(fā)展，只有通過(guò)能夠處理更快讀取、編程、擦除功能和即時(shí)啟動(dòng)的新的更好的內(nèi)存子系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)。

汽車– 高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS)、儀表板、按鈕

人工智能——訓(xùn)練模型、數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)、自動(dòng)駕駛

無(wú)線 ( OTA) – 消費(fèi)者、汽車、游戲機(jī)

在汽車市場(chǎng)中，吞吐量在選擇內(nèi)存時(shí)非常重要，特別是在高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)等應(yīng)用中。添加到汽車數(shù)字顯示器中的儀表組旨在確保駕駛員始終獲得全面可靠的信息。這些顯示器需要立即打開(kāi)并快速準(zhǔn)確地渲染 2D/3D 圖像。當(dāng)前的集群用戶通常利用 SPI NOR（八進(jìn)制或四路）或 SPI NOR（八進(jìn)制或四路）+eMMC 進(jìn)行集群使用。然而，特性/功能變得越來(lái)越復(fù)雜，這使得代碼大小呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。這種不斷擴(kuò)大的代碼大小需要更高的內(nèi)存密度，從而增加了成本。

此外，雖然代碼量更大，但啟動(dòng)時(shí)間需要和以前一樣，甚至更短。這對(duì)于汽車市場(chǎng)中的功能非常重要，例如當(dāng)用戶按下按鈕時(shí)需要立即顯示多個(gè)屏幕的按鈕。

對(duì)于 OTA 應(yīng)用程序，主要要求是擦除/編程時(shí)間，因?yàn)?OTA 的目的是更新代碼，以便更高的擦除/編程速度更好。由于 OTA 的靈活性和用戶易用性，如今汽車（例如 E-cars 和許多消費(fèi)類設(shè)備）越來(lái)越多地利用 OTA。這些設(shè)備都是移動(dòng)設(shè)備，它們需要一種簡(jiǎn)單有效的方式來(lái)接收關(guān)鍵更新。

其他也需要快速數(shù)據(jù)和高吞吐量的應(yīng)用包括人工智能和人臉識(shí)別。AI 應(yīng)用程序通常需要運(yùn)行各種各樣的訓(xùn)練模型來(lái)為終端設(shè)備做出決定，然后告訴終端設(shè)備它需要做什么。為此，他們需要將訓(xùn)練模型存儲(chǔ)在內(nèi)部，而且這些模型通常非常大，需要處理。在自動(dòng)駕駛的情況下，這些模型需要從非常高吞吐量的 NAND 加載到 DRAM 中，因?yàn)樗鼈冃枰诤芏痰臅r(shí)間內(nèi)（以毫秒為單位）做出決定——而且它們需要做出準(zhǔn)確的決定，例如避免行人或汽車。這里的數(shù)據(jù)吞吐量是絕對(duì)關(guān)鍵的，它也必須是即時(shí)的。

NOR 與 NAND

當(dāng)今大多數(shù)系統(tǒng)在其設(shè)計(jì)中都使用 NOR 閃存。一些應(yīng)用，如汽車和工業(yè)，正在達(dá)到 NOR 閃存技術(shù)在以行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)封裝進(jìn)行組裝時(shí)有效擴(kuò)展成本的能力的極限。在汽車圖形顯示器和高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 等應(yīng)用中，引導(dǎo)代碼大小通常大于 512Mbits?？蛻魝鹘y(tǒng)上使用 NOR Flash 進(jìn)行代碼存儲(chǔ)，因?yàn)樗叨瓤煽浚⑶移淇焖僮x取吞吐量支持快速啟動(dòng)性能。然而，在 512Mbits 以上的密度下，NOR 閃存的擴(kuò)展性很差，并且芯片尺寸和成本變得過(guò)高。由于 NAND 閃存技術(shù)具有良好的擴(kuò)展性，其成本在 1Gbit 及更高的密度下更具吸引力，但傳統(tǒng)的 NAND 閃存對(duì)于諸如將引導(dǎo)代碼映射到 DRAM 等功能來(lái)說(shuō)太慢了。

一些供應(yīng)商正試圖通過(guò)為NOR引入八進(jìn)制接口來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，該接口提供8個(gè)I/O而不是4個(gè)I/O。然而，事實(shí)證明，這些解決方案成本太高，因?yàn)镹OR內(nèi)存的成本太高。然而，通過(guò)切換到NAND的八進(jìn)制接口，制造商可以通過(guò)具有更好的成本結(jié)構(gòu)和更高的吞吐量來(lái)解決這些問(wèn)題。NAND閃存的八進(jìn)制接口實(shí)現(xiàn)了比一般NAND閃存更高的數(shù)據(jù)吞吐量和比NOR更高的編程/擦除速度。它也更便宜，因?yàn)镹AND的芯片尺寸比NOR小得多。事實(shí)上，1GB的NOR Flash 8輸入/輸出是8輸入/輸出NAND解決方案成本的兩倍。

NOR 和 NAND 之間的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是編程速度。NAND 始終具有比 NOR 更短的編程時(shí)間，這在汽車應(yīng)用中的 OTA 等應(yīng)用中至關(guān)重要，因?yàn)樗鼈冃枰芏痰臅r(shí)間來(lái)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的代碼和固件進(jìn)行編程。

市場(chǎng)機(jī)會(huì)

顯然，可以消除密度、性能和成本之間的權(quán)衡的解決方案存在巨大的市場(chǎng)。根據(jù) IDC 的數(shù)據(jù)，2024 年將有 5000 萬(wàn)輛 L1/L2 汽車。電動(dòng)汽車的復(fù)合年增長(zhǎng)率約為 18%，這意味著對(duì)內(nèi)存 IC 的需求將是巨大的，因?yàn)槊總€(gè)系統(tǒng)都需要一個(gè)啟動(dòng)序列來(lái)啟用系統(tǒng)。更不用說(shuō)除了啟動(dòng)之外，還需要為每個(gè)系統(tǒng)加載其他功能。

游戲市場(chǎng)也是一個(gè)重大機(jī)遇，2020 年游戲機(jī)總出貨量約為 4780 萬(wàn)臺(tái)。為了獲得更好的游戲玩家體驗(yàn)，游戲機(jī)的固件更新速度至關(guān)重要，這需要內(nèi)存子系統(tǒng)的性能和吞吐量。

利用 NAND 閃存的八通道接口將使汽車、人工智能、消費(fèi)電子和工業(yè)制造商能夠通過(guò)提供高密度代碼存儲(chǔ)來(lái)利用這一市場(chǎng)增長(zhǎng)機(jī)會(huì)，而無(wú)需為 NOR 閃存支付溢價(jià)，這是一種擴(kuò)展性較差的快速存儲(chǔ)器技術(shù)在 512Mbits 以上的密度。

Wilson Huang 是華邦的閃存營(yíng)銷經(jīng)理。

審核編輯 黃昊宇