自2005年4月成立以來,兆易創新獲得飛速發展,其NOR Flash產品目前已佔據全球8%的市場份額,排名第五,同時兆易創新也是全球第三大SPI NOR Flash供應商,累計出貨量達到100億顆。

在「第八屆年度中國電子ICT媒體論壇暨2019產業和技術展望研討會」上,兆易創新儲存事業部資深產品市場總監陳暉分享了SPI NOR Flash在新興市場的應用機遇。

xSPI新規範資料吞吐率達400Mbps

xSPI作為新一代超高速SPI介面規範,是去年8月由國際規範組織JEDEC通過的針對SPI NOR Flash領域的協議。SPI NOR Flash作為記憶體品類之一,目前仍在不斷更新換代,新國際規範的制訂,旨在再次提升產品性能。

NOR Flash自身的技術結構限制了製程的進一步微縮。陳暉表示,半導體晶片製程一般分為兩大類:邏輯製程和Flash製程,而Flash製程永遠落後於邏輯製程。如最新的邏輯製程已經開向10nm、7nm甚至5nm,而Flash仍在用十幾年前發明的FinFET,這限制了電晶體尺寸的進一步縮小。

目前,Flash製程已從2004年的130nm發展到90nm、65nm、55nm、45nm節點,卻很難再到30nm以下。如此,邏輯製程和Flash製程不能放在一顆晶片上,而需要一顆「外面」的Flash來支援它的程式碼儲存。而NOR Flash作為高可靠性的系統程式碼儲存媒介,具備「指令協定簡單、訊號引腳少、體積小」等優點,符合新電子設備對體積的要求。

陳暉介紹,SPI NOR Flash的應用領域非常廣泛,每一個新興的電子設備都需要有一顆Flash來儲存程式碼,就是這一顆小小的程式碼,兆易創新2018年的出貨量就達到了約20億顆,在8~9年時間裡累計出貨量超過了100億顆!

SPI介面發明於80年代,商業用途始於2000年前後。從最初的頻率20MHz、資料吞吐率2.5Mbps的單通道發展到2015~2016年4通道資料輸送量80Mbps,再到最新的8通道產品,頻率迅速跳至200MHz,資料吞吐率更是達到400Mbps,這都是新規範帶來的革命性改革。

這樣做的目的是什麼?「客戶要求我們把資料輸送量做到這麼大。系統如果能用到8埠,能用到200MHz,就可以最大程度地發揮Flash的讀取性能。」陳暉表示,針對很多工程師目前還難以達到8通道最新技術應用級別,兆易創新基於4埠的通道協定把頻率加到了200MHz,資料輸送量在200Mbps。這個「過渡性」產品可以讓工程師更容易上手。

車載、AI和IoT市場爆發 8埠傳輸成必然趨勢

在應用端,如何讓新的SPI NOR Flash受益呢?陳暉從車載、AI和IoT熱點應用進行了探討。陳暉表示,不管是AI、5G、車載或是IoT,都希望產品性能越來越好。

他舉例稱,在汽車超大的顯示器上有很多資料視窗,如果用前一代的104MHz 4埠來儲存所有顯示幕的資料,且把裡面的資料都讀出來,需要超過5秒鐘,而如果用最新的8埠協議,用200MHz DTR來讀,不到一秒鐘就可實現,這樣的速度才能滿足使用者的需求。

除此,汽車顯示器有動畫、有導航,各種各樣的資訊都要顯示出來。用前一代產品來實現,需要等待超過5秒鐘,而用新一代8埠的產品來處理,完全可以在使用者能接受的速度完成汽車啟動工作。

SPI NOR Flash也會應用在AI領域。陳暉表示,同樣的道理,用前一代產品,在調用演算法、AI資料庫時,速度會受到限制,只有用新一代8埠高速率的傳輸,才能夠保證這顆AI晶片真正動起來,達到接近人腦的水準。

AI應用會經常要調用不同的演算法,從資料庫裡進行各種比對,比如要實現對人、車、物的辨識,背後都是對一些演算法、資料庫的及時調用,所以Flash不光是儲存系統程式碼,同樣也會儲存演算法,它是一個大的資料庫,在使用者需要時提供一個高的資料吞吐率。透過一些實際測試對比可見,8埠高性能的xSPI能讓系統回應非常迅速,真正實現AI功能。

近幾年,IoT在應用端逐漸落地,SPI NOR Flash也將搭上IoT應用順風車。陳暉表示,2016、2017年爆發全球性缺貨,主要原因歸於IoT市場太分散,有各種應用需求卻不能涵蓋到每一個IoT客戶,而新一代8埠SPI NOR Flash則可以幫助IoT進行本地程式碼執行,更高效地提高SoC的運行效率,進而推動IoT生態的完善搭建。

本文為姊妹刊國際電子商情原創文章

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