物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用旺宏之低功耗NOR FLASH
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得益于汽車電子、物聯(lián)網(wǎng)、5G、智能手機(jī)及其周邊(如TWS耳機(jī)、可穿戴式設(shè)備)等需求的推動(dòng),近一兩年,NOR Flash市場得到了飛速增長。詳細(xì)應(yīng)用如下:
汽車電子:小到汽車攝像頭大到高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)都對NOR Flash有大量需求,高容量的NOR FLASH在汽車電子中被廣泛應(yīng)用。從最初的車用廣播需要1Mb的低端NOR FLASH,到中控系統(tǒng)搭載的128Mb~256Mb NOR FLASH,再到ADAS系統(tǒng)中的主動(dòng)車距控制巡航系統(tǒng)(ACC)、盲點(diǎn)偵測系統(tǒng)(BSD)、夜視系統(tǒng)(NV)、駕駛員瞌睡偵測系統(tǒng)(DDD)等,作為這些功能之眼的眾多攝像頭,大概率配置128-512Mb的NOR FLASH。
5G及周邊:5G基站自身應(yīng)用,以及5G基站、微基站催生出了各種各樣的節(jié)點(diǎn)設(shè)備,5G 加速推動(dòng)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛、邊緣計(jì)算相關(guān)設(shè)備的發(fā)展,這些應(yīng)用都離不開NOR Flash。
手機(jī)屏幕:主要體現(xiàn)在 TDDI(觸控和 顯示驅(qū)動(dòng)集成)對小容量 2Mb/4Mb ?NOR Flash 的采用以及 AMOLED 對 8Mb-32Mb NOR Flash 的需求增加等。AMOLED 需要外掛一顆 8Mb(Full HD) 或 32Mb(QHD)的 NOR Flash 進(jìn)行光 學(xué)補(bǔ)償,而全面屏手機(jī)則傾向于采用 TDDI 方案,需外掛一顆 NOR Flash 用 于存儲(chǔ)觸控功能所需的分位編碼。
可穿戴設(shè)備:智能手機(jī)及周邊設(shè)備催生的大量需求。例如智能手機(jī)跟可穿戴式設(shè)備的配合、跟藍(lán)牙耳機(jī)/智能音響的配合等。尤其是可穿戴設(shè)備的應(yīng)用,一方面需要采集用戶的數(shù)據(jù)信息,例如位置信息、心率信息等,另一方面也需要把外界數(shù)據(jù)傳輸給用戶,比如短信。這些都離不開NOR Flash代碼存儲(chǔ)芯片的支撐。此外,以TWS耳機(jī)為例,TWS耳機(jī)為了存儲(chǔ)更多固件和代碼程序,必須外擴(kuò)一顆串行NOR Flash,一對TWS耳機(jī)則需要兩顆NOR Flash。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,以及相關(guān)企業(yè)為了保證自家TWS耳機(jī)具有較強(qiáng)的市場競爭力,TWS耳機(jī)功能將會(huì)持續(xù)增加,而功能的增加也就意味著NOR Flash容量需求的增多。
智慧醫(yī)療:住院病人監(jiān)測儀器,家用血糖儀等,數(shù)據(jù)即時(shí)傳輸,家庭醫(yī)生統(tǒng)一監(jiān)測等,和可穿戴設(shè)備類似,離不開一顆可靠的NOR FLASH。
工業(yè)領(lǐng)域:國內(nèi)三表市場,外加北方熱表對NOR Flash需求上升。
物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備:伴隨著5G基站的高密度布局,物聯(lián)網(wǎng)對NOR Flash將是一個(gè)長期利好。萬物互聯(lián)時(shí)代,數(shù)據(jù)流源源不斷,人與人之間、人與設(shè)備之間、人與云端服務(wù)器之間、設(shè)備與設(shè)備之間的各種數(shù)據(jù)交互都會(huì)產(chǎn)生海量的IoT節(jié)點(diǎn)且這些節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的設(shè)備需要大量的NOR Flash。
綜合以上場景,物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中,NOR FLASH的配置是必然。全球蓬勃發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)為NOR Flash注入了一針雞血。除了帶來大量的應(yīng)用需求之外,也打破了NOR Flash多年未有大變化的窘境。這對于NOR Flash而言,無疑是難得的機(jī)遇。然而物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景的多樣性,也給NOR Flash帶來了全新挑戰(zhàn)。而此時(shí),在NOR FLASH已經(jīng)不是小容量存儲(chǔ)代名詞的情況下,必要考慮另一個(gè)因素。
物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備大規(guī)模部署除了設(shè)備必須考量的存儲(chǔ)容量因素外,必須考慮功耗因素,這也是制約物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要因素。
隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備性能和集成度的提升,以及分布式應(yīng)用的特點(diǎn),在更換電池和升級(jí)時(shí)有諸多不便,如果升級(jí)換代可以通過無線傳輸解決,那么考慮如何長期供電則是避無可避。所以,物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備對于功耗控制提出了更加嚴(yán)苛的要求。這就要求物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備具有極低功耗,極長的使用壽命。
圖 2 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備基本配置
對于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備而言,盡可能延長電池的使用壽命已經(jīng)成為另一個(gè)重要挑戰(zhàn),從產(chǎn)品設(shè)計(jì)層面就要考慮,支持在不使用時(shí)進(jìn)入低功耗模式,不僅僅是系統(tǒng)低功耗,每一個(gè)模塊都應(yīng)當(dāng)盡可能地考慮到,需要從各組成部分整體優(yōu)化。如圖2,是目前物聯(lián)網(wǎng)模塊的基本配置,除了Battery以外的每一部分,都應(yīng)盡可能地使之在非工作狀態(tài)休眠,以進(jìn)行合理的省電。
首先是MCU,通常而言,在物聯(lián)網(wǎng)感測端,需要低功耗和低電壓的MCU。隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的拓展,MCU也需要具有更加寬泛的電壓范圍,以提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)的靈活性。如在智能家居應(yīng)用中,需要整合大電流驅(qū)動(dòng)器及提升MCU電壓等。另外,在國內(nèi)開始商用的遠(yuǎn)程抄表、智慧水務(wù)、智慧煙感、汽車等應(yīng)用中,對于MCU電壓都有不同要求。在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中,NOR Flash通常用于MCU數(shù)據(jù)讀取和執(zhí)行,其工藝和讀取速度都直接影響MCU性能。于是,配合MCU的 NOR FLASH也需要在不同的情況能夠適配MCU。也就是說, SPI NOR存儲(chǔ)器產(chǎn)品需要支持寬電壓,以達(dá)到在不同場景不同應(yīng)用中MCU的應(yīng)用能夠最優(yōu)化。
其次是NOR FLASH,既可以寬電壓適配MCU,也需要打鐵自身硬的低功耗。需要在不工作狀態(tài)下能夠進(jìn)入深睡模式,并且能夠即刻響應(yīng)。在保障正常工作的情況下,盡可能減少電池消耗,從而充分發(fā)揮MCU和電池潛能,減少IoT設(shè)備的管理和維護(hù)成本。所以,在設(shè)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品時(shí),往往要尋找一顆合適的寬范圍電壓和低功耗FLASH。
Macronix MX25R系列NOR閃存是一系列超低功耗/寬范圍Vcc內(nèi)存產(chǎn)品,適用于各種物聯(lián)網(wǎng)和其他節(jié)能應(yīng)用,如可穿戴設(shè)備和移動(dòng)設(shè)備。新的MX25R產(chǎn)品系列具有超低功耗、比傳統(tǒng)產(chǎn)品低60%以及寬范圍Vcc(1.65V-3.6V)功能,可延長電池壽命。
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該系列提供512Kb到64Mb的密度。它支持標(biāo)準(zhǔn)串行或閃存接口,提供超小型產(chǎn)品封裝,如USON和WLCSP,以及用于SiP(系統(tǒng)封裝)解決方案的KGD產(chǎn)品。
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標(biāo)準(zhǔn)串行NOR閃存接口超低功耗超低深功率下降電流<0.5uA,超低有功電流<4mA,寬量程Vcc(1.65V-3.6V)。在超低功耗模式和高性能模式之間切換的易失性位支持多I/O和掛起/恢復(fù),具有唯一ID和安全的OTP,支持小尺寸:WSON、USON、WLCSP、KGD。
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