小型獨(dú)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(gè) 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(chǎng) 20 年甚至更長時(shí)間時(shí)，終端設(shè)備制造商會(huì)感到最高興。

當(dāng) IC 供應(yīng)商宣布因遷移到新工藝節(jié)點(diǎn)而導(dǎo)致生命周期結(jié)束 (EOL) 時(shí)，這通常會(huì)成為這些系統(tǒng)制造商的重新認(rèn)證爭(zhēng)奪戰(zhàn)，從而轉(zhuǎn)移工程資源并增加現(xiàn)有項(xiàng)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(gè)特別繁重的長壽部件。這是因?yàn)楦竺芏鹊?NOR 閃存系列成員（256 Mbit 到 1+ Gbit）推動(dòng)了內(nèi)存供應(yīng)商的業(yè)務(wù)決策，因此不斷推動(dòng)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(chǔ)部件。每家公司都有責(zé)任專注于自己的優(yōu)勢(shì)，以便在為客戶帶來最大價(jià)值和最低成本點(diǎn)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)利潤最大化。在 NOR 閃存的四個(gè)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(duì)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(gè)痛苦問題的一個(gè)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(jì)。這種方法顯然會(huì)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(chǔ)量的規(guī)模經(jīng)濟(jì)，無法在首次投標(biāo)時(shí)提供最低的當(dāng)前成本點(diǎn)，但隨著時(shí)間的推移，在考慮可能的重新鑒定成本和進(jìn)行這些重新鑒定所損失的工程資源時(shí)，最重要的是對(duì)于這個(gè)供應(yīng)問題，可能是一個(gè)成本低得多的答案。

Microchip 多年前就發(fā)現(xiàn)了這一挑戰(zhàn)，因?yàn)樗绊懙綇V泛的嵌入式客戶群。這種密度趨勢(shì)對(duì)業(yè)務(wù)計(jì)劃和業(yè)務(wù)目標(biāo)的負(fù)面影響需要進(jìn)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(dòng)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(diǎn)內(nèi)存供應(yīng)商將在未來 20 年或更長時(shí)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(gè)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(gè)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(huì)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(diǎn)是 8 Mbits、標(biāo)準(zhǔn) SPI 接口、低待機(jī)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(chǔ)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(shì)。（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(jì)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(gè)典型的家庭很容易擁有幾十個(gè)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(duì)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(cè)試集的更快刷新時(shí)間、現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)的系統(tǒng)內(nèi)刷新事件等.

此外，諸如現(xiàn)場(chǎng)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(jìn)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(jī)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(diǎn) WDFN (6 × 5 mm)，板級(jí)效率也很高。對(duì)于電路板空間有限的應(yīng)用，例如電動(dòng)牙刷，晶圓級(jí)芯片級(jí)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(shí)間

盡管 Microchip 是一家非傳統(tǒng)存儲(chǔ)器供應(yīng)商，但它生產(chǎn)大量閃存。每年出貨數(shù)十億個(gè) 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(shì)。這些閃存單元的結(jié)構(gòu)可提供業(yè)界最快的擦除時(shí)間，與典型閃存器件相比，塊擦除時(shí)間快 20 倍，全芯片擦除時(shí)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(cè)試覆蓋率）和提供一種低功耗、快速升級(jí)現(xiàn)場(chǎng)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(shí)間為 0.7 秒到 1 秒。相比之下，8 Mbit NOR 閃存（具有 SuperFlash 增強(qiáng)功能）的塊最大擦除時(shí)間僅為 25 毫秒（快 30 倍）。除了節(jié)省時(shí)間之外，在一個(gè)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(jì)中的 NOR 閃存????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? ???????????

Microchip Technology 對(duì)嵌入式系統(tǒng)的許多領(lǐng)域都有獨(dú)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(duì)使用壽命長達(dá)數(shù)十年的設(shè)計(jì)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保可用性。雖然一些供應(yīng)商可能會(huì)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。這種使用壽命確保客戶可以獲得他們嵌入式系統(tǒng)所需的部件——只要需要。

審核編輯：湯梓紅