应对超低功耗挑战，1.2V NOR Flash成各家必争之地

电子发烧友网报道（文/梁浩斌）低功耗一直以来是物联网领域的一个重要发展方向，近几年随着低功耗设备的需求不断提高，比如MCU、存储等芯片产品中，低功耗也成了各大厂商的一个重要产品设计要点。

 

其中NOR Flash作为嵌入式系统中的重要存储器类型，在物联网领域中的应用非常广泛。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。

 

因此，随着可穿戴设备、健康监测等多种物联网设备应用的低功耗需求，NOR Flash目前在可穿戴设备和其他低功耗的物联网设备中，电压从主流市场的3.3V降至1.8V。

 

从系统设计的层面上看，一些先进工艺制造的器件，包括MCU等可穿戴主控芯片工作电压已经低至1.2V的等级。同时根据一些厂商提供的测试数据，从1.8V降至1.2V后，产品运行功耗能够降低高达50%，待机功耗也能够降低33%左右。

 

所以，为了更低的运行功耗，延长电池使用时间，以及简化系统电源设计和优化系统成本，低功耗NOR Flash的工作电压也正在从1.8V往1.2V发展。目前，市面上已经有不少厂商推出了1.2V NOR Flash相关产品。

 

华邦电子

 

华邦电子是全球第一家推出1.2V NOR Flash的厂商，最早在2020年实现量产。目前华邦推出了W25Qxx 1.2V系列的1.2V NOR Flash，主要针对电池供电同时设计空间有限的设备，比如物联网和可穿戴设备，以及对于需要省电且低功耗的闪存。

 

其中W25QxxND 1.2V系列产品可以达到1.5V延伸电压，支持1.14V～1.58V的工作电压区间，即一节干电池的电压即可支持其运作，不需要以往需要将两颗干电池串联到3V才能够正常工作，可以大幅简化系统设计。

 

W25QxxND 1.2V系列提供2mm x 3mm USON8、narrow 150mil SOP8、6x5mm WSON 8-pin等多种封装规格和KGD（Known Good Die）。容量支持8Mb、16Mb、32Mb、64Mb、128Mb等几种规格，支持标准、双通道与四通道SPI及QPI接口，数据传输速率最高可达每秒52MB，适用于传统移动、可穿戴与物联网设备。

 

另一个型号W25QxxNE专注于面向1.2V应用，工作电压支持1.14V～1.3V，在W25QxxND的容量规格基础上，还增加了256Mb的规格。接口方面与W25QxxND相同，均支持标准、双通道与四通道SPI及QPI接口。

 

旺宏电子

 

旺宏电子的1.2V NOR Flash产品主要是MX25S 系列，该系列产品工作电压支持1.14V～1.6V，功耗低至0.8mA有源电流以及0.05uA深度掉电电流，与以往的串行NOR Flash闪存相比，能够节省超过80%的电量，并有效延长电池寿命，面向健康监测、蓝牙连接、物联网、可穿戴设备和移动互联网设备等应用。
 

官网显示，MX25S NOR Flash闪存产品目前具有16Mb、64Mb、128Mb的容量规格，支持多 I/O、编程/擦除挂起/恢复功能，支持唯一ID和安全的OTP。封装方面支持WSON、USON、WLCSP、KGD、SOP等超小型尺寸。

 

兆易创新

 

去年8月兆易创新推出了1.2V超低功耗SPI NOR Flash产品——GD25UF系列，这也是兆易创新旗下首款1.2V NOR Flash产品。

 

GD25UF系列工作电压可扩展至1.14～1.6V，具有单通道、双通道、四通道和DTR四通道的SPI模式，支持不同容量选择，能够满足智能设备所需的代码存储要求。在读写性能方面，GD25UF最高时钟频率STR 120MHz，DTR 60MHz，拥有10万次的擦写寿命，数据有效保存期限可达20年。

 

为了满足低功耗需求，GD25UF产品系列特别提供了Normal Mode和Low Power Mode两种工作模式。在Normal Mode下，器件读取电流在四通道120MHz的频率下低至6mA；在Low Power Mode下，器件读取电流在四通道1MHz频率下低至0.5mA，擦写电流低至7mA，睡眠功耗低至0.1uA。

 

根据官方介绍，GD25UF系列产品在数据传输速度、供电电压、读写功耗等关键性能指标上均达到国际领先水平，在针对智能可穿戴设备、健康监测、物联网设备或其他单电池供电的应用中，能显著降低运行功耗，有效延长设备的续航时间。

 

封装方面，GD25UF系列支持SOP8、WSON8、USON8、WLCSP封装，全温度工作范围覆盖-40℃~85℃、-40℃~105℃、-40℃~125℃。不过目前GD25UF暂时可提供64Mb容量的样品，其他容量的产品将会在后续推出。

 

普冉半导体

 

今年4月普冉半导体推出了超低电压的超低功耗的GS N系列1.1 V NOR Flash产品，据公司介绍，GS N系列产品在超低电源电压、电压范围、读写功耗、数据传输速度等参数指标上均达到业界领先水平，能够更加充分地满足市场对于更低功耗、更宽电压范围、更灵活的操作模式、更可靠性能以及更低成本等符合要求。

 

据官方实测数据，GS N系列产品对比公司2020年发布的40nm 1.8V产品，相同电流下的功耗降低了38%；相同频率下的四线读取功耗降低了60%，功耗大幅降低，在应用中能够大幅提升设备续航。

 

随后在松山湖IC峰会上普冉半导体详细介绍了GS N系列1.1 V NOR Flash产品P25Q325N，这款产品支持从1.05V到2V的宽电压范围，涵盖了1.2V、1.8V等电压系统。与目前行业最低功耗的1.1V 80M STR 4IO相比，读取功耗约2.86mW，80M DTR 4IO读取功率约为4.2mW，为业界同类产品功耗的一半，甚至更低。

 

同时P25Q325N支持高速读取，实现高达416Mbps for STR、640Mbps for DTR的读取速度。封装方面，P25Q325N支持SOP8、USON8、WSON8、TSSOP8、WLCSP 等以及 KGD for SiP。

 

普冉半导体表示，GS N系列产品在2022年底完成了产品开发，目前支持16Mb-64Mb容量，已经在2023年一季度实现了产品交付，未来将继续覆盖至4Mb-128Mb的容量区间。

 

小结：

 

目前全球NOR Flash市场呈现三足鼎立的格局，华邦、旺宏、兆易创新三家已经占据市场超过90%的份额。因此也可以看到，由于头部效应的存在，目前来看市场上低电压低功耗的1.2V NOR Flash产品也是由这三家公司率先推出。

 

其他公司产品除了普冉半导体已经有相关产品交付外，包括聚辰半导体、芯天下等厂商则有1.2V NOR Flash相关产品的规划，但仍在研发中。而随着可穿戴设备、物联网市场的持续增长，更低功耗的需求更加急切，可以预见1.2V NOR Flash产品在未来加速往低功耗设备中渗透。