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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。
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。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。
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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