高性能SPI NOR Flash未來的應用前景與挑戰(zhàn)

第八屆EEVIA年度ICT媒體論壇系列精彩分享就要接近尾聲，我們已分別為大家呈上了ADI、ams、賽靈思、英飛凌的精彩演講，今天，隆重為大家?guī)?a href="http://ttokpm.com/tags/兆易創(chuàng)新/" target="_blank">兆易創(chuàng)新的SPI NOR Flash系列，看兆易如何將速度從“牛車”加速到“戰(zhàn)斗機”，做到以快致勝！

隨著聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的不斷增加以及傳感器的大規(guī)模部署，在畢馬威（KPMG）聯(lián)合全球半導體聯(lián)盟（GSA）最新發(fā)布的半導體行業(yè)趨勢與展望報告中，物聯(lián)網(wǎng)首次超越無線通信成為推進芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第一驅(qū)動力。萬物互聯(lián)將創(chuàng)造出越來越多的商業(yè)機遇，各行各業(yè)都對其充滿期待，NOR Flash這個“大存儲”產(chǎn)業(yè)鏈中的“小市場”也不例外。

近日，在由EEVIA舉辦的第八屆年度中國電子ICT媒體論壇暨2019產(chǎn)業(yè)和技術(shù)展望研討會上，兆易創(chuàng)新存儲事業(yè)部資深產(chǎn)品市場總監(jiān)陳暉（Mike Chen）根據(jù)自己長期在硅谷從事研發(fā)及市場開發(fā)的一線經(jīng)驗和負責兆易創(chuàng)新NOR Flash產(chǎn)品定義與規(guī)劃的市場觀察，與到場媒體以及專業(yè)觀眾分享了SPI技術(shù)標準的發(fā)展歷程，并詳細闡述了高性能SPI NOR Flash未來的應用前景與挑戰(zhàn)。

速度從“牛車”到“戰(zhàn)斗機”

xSPI標準助推NOR Flash性能起飛

物聯(lián)網(wǎng)部署的快速推進隨之產(chǎn)生的是海量的數(shù)據(jù)信息，大容量高性能NOR Flash可以用來存儲代碼及部分數(shù)據(jù)，具備隨機存儲、可靠性強、讀取速度快、可執(zhí)行代碼等特性，在自動駕駛、5G以及人工智能等各大新勢能應用的驅(qū)動與接口技術(shù)不斷升級換代的助力下，NOR Flash再次聚焦于市場鎂光燈之下，被認為是萬物互聯(lián)時代物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備代碼存儲應用的首選?！皬?004年開始推廣SPI NOR Flash起， 2018年整個市場出貨量已超過60億顆，基本上地球上每人都可以分到一顆?！标悤熡靡唤M數(shù)據(jù)說明了這一趨勢。

SPI（串行外圍接口）是一種高速、全雙工、同步的通信總線，由于其指令協(xié)議簡單，信號引腳小，體積小等特性，越來越多的NOR Flash芯片集成了這種通信協(xié)議，并在許多領(lǐng)域取得了十分廣泛的應用?；仡橲PI接口技術(shù)發(fā)展歷史，盡管早在上個世紀80年代就已推出，真正開始有商業(yè)用途出現(xiàn)卻是在2000年左右，單通道SPI讀取數(shù)據(jù)的頻率約為20MHz，數(shù)據(jù)吞吐量為2.5MB/s，用交通工具作類比基本相當于牛車。

經(jīng)過十多年的發(fā)展，通道數(shù)越來越多，數(shù)據(jù)讀取頻率越來越高，數(shù)據(jù)吞吐量也越來越大，JEDEC最新發(fā)布的xSPI電氣接口標準對總線事務、命令和大量內(nèi)部功能進行了標準化，八通道JEDEC xSPI帶DTR數(shù)據(jù)讀取頻率高達200MHz，數(shù)據(jù)吞吐量高達400MB/s，堪稱戰(zhàn)斗機級的數(shù)據(jù)傳輸速率。同時考慮到客戶對其導入時間與成本有所顧慮，兆易創(chuàng)新將四通道帶DTR接口的數(shù)據(jù)讀取頻率提升到200MHz，數(shù)據(jù)吞吐量也可以高達200MB/s，相當于一輛極速奔馳的F1賽車了。

“JEDEC xSPI規(guī)范由各大主要NOR Flash廠商聯(lián)合制定，旨在保證行業(yè)各廠商的產(chǎn)品在使用時的兼容性，同時滿足‘即時啟動’（instant-on）應用的需求，讓位于SoC外部的NOR Flash保有其性能標準，結(jié)合高吞吐量這一性能，能夠有效助力下一代產(chǎn)品實現(xiàn)全新應用和功能。”陳暉對NOR Flash的廣闊應用前景充滿了信心。

“以快制勝”

高性能NOR Flash如何靈活搶占市場？

新興市場對產(chǎn)品的性能要求越來越高，對各種計算反應速度要求越來越快，在陳暉看來于高性能SPI NOR Flash而言是一大利好。在傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)設(shè)計中，系統(tǒng)上電啟動后需要把NOR Flash中存儲的系統(tǒng)代碼全部傳輸?shù)?a href="http://ttokpm.com/tags/ram/" target="_blank">RAM中，隨著系統(tǒng)功能的提升，代碼容量急劇上升，如何在最短時間內(nèi)把系統(tǒng)代碼從Flash傳輸?shù)絉AM中從而縮短系統(tǒng)啟動時間，是對SPI NOR Flash讀取性能的一個挑戰(zhàn)。在車載應用中，未來汽車超大顯示屏還需要把大量的圖形數(shù)據(jù)傳輸?shù)絉AM中。汽車啟動后，高分辨率顯示屏需要立即顯示出儀表盤、導航地圖，以及可支持ADAS的后視攝像機畫面等， 符合xSPI規(guī)范的8通道SPI NOR Flash即時啟動的特性可以將整個過程縮短到1s以內(nèi)，對不滿于當前汽車啟動時ADAS系統(tǒng)緩慢上電反應的絕大部分消費者而言，這是一個很關(guān)鍵的指標。

此外，隨著芯片工藝和技術(shù)的進一步優(yōu)化，在未來，高性能SPI NOR Flash不但可對現(xiàn)有使用傳統(tǒng)NOR Flash的產(chǎn)品進行升級換代，還將觸及NAND Flash的大容量存儲芯片市場，并拓展至人工智能領(lǐng)域。AI運算需要頻繁調(diào)用存儲于Flash內(nèi)的算法及數(shù)據(jù)庫，提高Flash接口的數(shù)據(jù)吞吐量才能保證AI運算的快速、高效。系統(tǒng)啟動后，高性能SPI NOR Flash能夠保證代碼、算法以及數(shù)據(jù)庫在最短的時間內(nèi)完成讀取，并在整個使用過程中保持實時響應。

IoT應用則由于受到系統(tǒng)成本以及設(shè)計尺寸的限制，通常會減小或者去除DRAM，主芯片需要從Flash直接讀取系統(tǒng)代碼完成芯片內(nèi)執(zhí)行（XIP，eXecute In Place），不必再把代碼讀到系統(tǒng)RAM中，這也是為何NOR Flash被認為是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備代碼存儲應用的首選的重要原因?！敖柚谡滓讋?chuàng)新新一代高性能SPI NOR Flash高數(shù)據(jù)吞吐量，快速調(diào)用讀取代碼、數(shù)據(jù)與算法，使得每個物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備及時響應，才能夠保證整個生態(tài)系統(tǒng)的欣欣向榮?！标悤煆娬{(diào)道。

立足中國輻射全球

NOR Flash市場再樹兆易創(chuàng)新的標桿

展望未來，高性能SPI NOR Flash在萬物互聯(lián)的新時代有著無限的可能。兆易創(chuàng)新成立于2005年，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，憑借卓越的創(chuàng)新精神，已占據(jù)了全球NOR Flash市場領(lǐng)域8%的份額，全球排名第五。同時，兆易創(chuàng)新也是全球排名第三、國內(nèi)位居第一的SPI NOR Flash供應商，據(jù)陳暉透露，僅在去年，兆易創(chuàng)新的NOR Flash出貨便接近20億顆，累計出貨量更是高達100億顆。

不久前，兆易創(chuàng)新正式宣布其GD25全系列SPI NOR Flash產(chǎn)品已完成AEC-Q100認證，是目前唯一的全國產(chǎn)化車規(guī)閃存產(chǎn)品，可為汽車前裝市場以及需要車規(guī)級產(chǎn)品的特定應用提供高性能和高可靠性的閃存解決方案。

“兆易不光是為了追求在車載電子領(lǐng)域的營收，更多的是希望把應用于車載電子的NOR Flash產(chǎn)品作為一個標桿，展示我們先進的工藝水平、研發(fā)實力與產(chǎn)品高性能和高可靠性標準，與此同時，促進兆易創(chuàng)新本身資質(zhì)的持續(xù)提升，與人們對兆易創(chuàng)新產(chǎn)品認知水平的提升，這是一個互相促進的過程?！标悤熢u價道。

事實上，在陳暉看來，中國市場機動靈活的特點使得各種項目啟動十分迅速，兆易創(chuàng)新立足于中國市場，能夠很好的協(xié)助本土客戶在不同領(lǐng)域更快的開發(fā)出更好的產(chǎn)品。據(jù)了解，兆易創(chuàng)新豐富的SPI NOR Flash產(chǎn)品線提供了從512Kb至1Gb的系列產(chǎn)品，涵蓋了NOR Flash市場的全部容量類型，電壓涵蓋1.8V、2.5V、3.3V以及寬電壓產(chǎn)品，針對不同應用市場需求分別提供高性能、低功耗、低成本、高可靠性等幾個系列，產(chǎn)品采用領(lǐng)先的工藝技術(shù)節(jié)點和優(yōu)化的設(shè)計，性能、成本、可靠性等在各個應用領(lǐng)域都具有顯著優(yōu)勢。此外，兆易創(chuàng)新采用Fabless的生產(chǎn)模式，可以充分利用國內(nèi)完整的半導體產(chǎn)業(yè)鏈，從而把主要精力集中于芯片的設(shè)計和開發(fā)，確保在激烈的市場競爭中能夠快速調(diào)整、快速發(fā)展。

“雖然產(chǎn)品研發(fā)及生產(chǎn)是在中國，但兆易創(chuàng)新同時擁有大量國際化客戶，這些客戶的研發(fā)、體系和機構(gòu)設(shè)置在中國以外地區(qū)。因此，兆易創(chuàng)新也逐步在美國、歐洲等全球各地開設(shè)了相應的辦事處以及分支機構(gòu)，通過定期與國際主芯片原廠及客戶積極溝通，直接了解其需求，共同探討下一代產(chǎn)品開發(fā)，搶奪高性能SPI NOR Flash市場先機。”陳暉強調(diào)道。