可穿戴设备等物联网应用案例介绍旺宏之低功耗NOR FLASH

物联网应用旺宏之低功耗NOR FLASH

 

得益于汽车电子、物联网、5G、智能手机及其周边（如TWS耳机、可穿戴式设备）等需求的推动，近一两年，NOR Flash市场得到了飞速增长。详细应用如下：

汽车电子：小到汽车摄像头大到高级驾驶辅助系统（ADAS）都对NOR Flash有大量需求，高容量的NOR FLASH在汽车电子中被广泛应用。从最初的车用广播需要1Mb的低端NOR FLASH，到中控系统搭载的128Mb~256Mb NOR FLASH，再到ADAS系统中的主动车距控制巡航系统(ACC)、盲点侦测系统(BSD)、夜视系统(NV)、驾驶员瞌睡侦测系统(DDD)等,作为这些功能之眼的众多摄像头，大概率配置128-512Mb的NOR FLASH。

5G及周边：5G基站自身应用，以及5G基站、微基站催生出了各种各样的节点设备，5G 加速推动的工业物联网、车联网、自动驾驶、边缘计算相关设备的发展，这些应用都离不开NOR Flash。

手机屏幕：主要体现在 TDDI（触控和 显示驱动集成）对小容量 2Mb/4Mb  NOR Flash 的采用以及 AMOLED 对 8Mb-32Mb NOR Flash 的需求增加等。AMOLED 需要外挂一颗 8Mb（Full HD） 或 32Mb（QHD）的 NOR Flash 进行光 学补偿，而全面屏手机则倾向于采用 TDDI 方案，需外挂一颗 NOR Flash 用 于存储触控功能所需的分位编码。

可穿戴设备：智能手机及周边设备催生的大量需求。例如智能手机跟可穿戴式设备的配合、跟蓝牙耳机/智能音响的配合等。尤其是可穿戴设备的应用，一方面需要采集用户的数据信息，例如位置信息、心率信息等，另一方面也需要把外界数据传输给用户，比如短信。这些都离不开NOR Flash代码存储芯片的支撑。此外，以TWS耳机为例，TWS耳机为了存储更多固件和代码程序，必须外扩一颗串行NOR Flash，一对TWS耳机则需要两颗NOR Flash。随着技术的不断进步，以及相关企业为了保证自家TWS耳机具有较强的市场竞争力，TWS耳机功能将会持续增加，而功能的增加也就意味着NOR Flash容量需求的增多。

智慧医疗：住院病人监测仪器，家用血糖仪等，数据即时传输，家庭医生统一监测等，和可穿戴设备类似，离不开一颗可靠的NOR FLASH。
工业领域：国内三表市场，外加北方热表对NOR Flash需求上升。

物联网设备：伴随着5G基站的高密度布局，物联网对NOR Flash将是一个长期利好。万物互联时代，数据流源源不断，人与人之间、人与设备之间、人与云端服务器之间、设备与设备之间的各种数据交互都会产生海量的IoT节点且这些节点对应的设备需要大量的NOR Flash。

综合以上场景，物联网设备中，NOR FLASH的配置是必然。全球蓬勃发展的物联网为NOR Flash注入了一针鸡血。除了带来大量的应用需求之外，也打破了NOR Flash多年未有大变化的窘境。这对于NOR Flash而言，无疑是难得的机遇。然而物联网应用场景的多样性，也给NOR Flash带来了全新挑战。而此时，在NOR FLASH已经不是小容量存储代名词的情况下，必要考虑另一个因素。

物联网设备大规模部署除了设备必须考量的存储容量因素外，必须考虑功耗因素，这也是制约物联网发展的重要因素。

随着物联网设备性能和集成度的提升，以及分布式应用的特点，在更换电池和升级时有诸多不便，如果升级换代可以通过无线传输解决，那么考虑如何长期供电则是避无可避。所以，物联网设备对于功耗控制提出了更加严苛的要求。这就要求物联网设备具有极低功耗，极长的使用寿命。

图 2 物联网设备基本配置

对于物联网设备而言，尽可能延长电池的使用寿命已经成为另一个重要挑战，从产品设计层面就要考虑，支持在不使用时进入低功耗模式，不仅仅是系统低功耗，每一个模块都应当尽可能地考虑到，需要从各组成部分整体优化。如图2，是目前物联网模块的基本配置，除了Battery以外的每一部分，都应尽可能地使之在非工作状态休眠，以进行合理的省电。

首先是MCU，通常而言，在物联网感测端，需要低功耗和低电压的MCU。随着物联网应用的拓展，MCU也需要具有更加宽泛的电压范围，以提升产品设计和开发的灵活性。如在智能家居应用中，需要整合大电流驱动器及提升MCU电压等。另外，在国内开始商用的远程抄表、智慧水务、智慧烟感、汽车等应用中，对于MCU电压都有不同要求。在物联网设备中，NOR Flash通常用于MCU数据读取和执行，其工艺和读取速度都直接影响MCU性能。于是，配合MCU的 NOR FLASH也需要在不同的情况能够适配MCU。也就是说， SPI NOR存储器产品需要支持宽电压，以达到在不同场景不同应用中MCU的应用能够最优化。

其次是NOR FLASH，既可以宽电压适配MCU，也需要打铁自身硬的低功耗。需要在不工作状态下能够进入深睡模式，并且能够即刻响应。在保障正常工作的情况下，尽可能减少电池消耗，从而充分发挥MCU和电池潜能，减少IoT设备的管理和维护成本。所以，在设计物联网产品时，往往要寻找一颗合适的宽范围电压和低功耗FLASH。

Macronix MX25R系列NOR闪存是一系列超低功耗/宽范围Vcc内存产品，适用于各种物联网和其他节能应用，如可穿戴设备和移动设备。新的MX25R产品系列具有超低功耗、比传统产品低60%以及宽范围Vcc（1.65V-3.6V）功能，可延长电池寿命。

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该系列提供512Kb到64Mb的密度。它支持标准串行或闪存接口，提供超小型产品封装，如USON和WLCSP，以及用于SiP（系统封装）解决方案的KGD产品。

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标准串行NOR闪存接口超低功耗超低深功率下降电流<0.5uA，超低有功电流<4mA，宽量程Vcc（1.65V-3.6V）。在超低功耗模式和高性能模式之间切换的易失性位支持多I/O和挂起/恢复，具有唯一ID和安全的OTP，支持小尺寸：WSON、USON、WLCSP、KGD。

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