許多物聯(lián)網(wǎng)應用程序-包括互聯(lián)汽車，工廠自動化，智慧城市，互聯(lián)健康和可穿戴設(shè)備-都需要非易失性存儲器來存儲數(shù)據(jù)和代碼。傳統(tǒng)上，嵌入式應用程序為此目的使用了外部閃存。

但是，隨著現(xiàn)代半導體技術(shù)向更小尺寸發(fā)展，在規(guī)模和成本方面面臨挑戰(zhàn)，將閃存嵌入主機SoC變得越來越困難。因此，未來的MCU或SoC設(shè)計的目標是系統(tǒng)級封裝（SiP）或外部閃存的使用。由于其外形尺寸小，嚴格的成本約束以及低功耗相關(guān)要求，因此這種趨勢無法滿足可穿戴設(shè)備等物聯(lián)網(wǎng)應用的需求。

為了解決這些問題，閃存制造商正在開發(fā)可優(yōu)化尺寸和功耗的架構(gòu)。同時，他們正在引入重要的新功能，以支持更大的耐用性，可靠性，安全性和安全性。

內(nèi)存大小

傳統(tǒng)和當前的可穿戴設(shè)備需要低密度的NOR閃存解決方案來存儲代碼，但是隨著應用程序變得越來越復雜并且需要記錄更多的數(shù)據(jù)，它們需要的密度也將越來越高。新的單元架構(gòu)可實現(xiàn)更大的存儲容量。例如，MirrorBit技術(shù)可以在每個單元中存儲兩位，并支持密度高達4 Gb的產(chǎn)品。與傳統(tǒng)的浮柵NOR閃存架構(gòu)相比，這種密度的增加使芯片尺寸減小了20％至30％。較小的裸片尺寸還增加了外部存儲器的包裝靈活性。對于SiP解決方案或具有晶圓級芯片規(guī)模封裝（WLCSP）的外部非易失性存儲器，較小的裸片尺寸是合適的選擇。

為了支持對更大內(nèi)存陣列的訪問速度，需要一個高速接口。例如，賽普拉斯的Semper NOR閃存具有以102 MB / s的速度運行的Quad SPI協(xié)議和以400 MB / s的速度運行的xSPI協(xié)議。高速接口對于高性能物聯(lián)網(wǎng)應用以及需要即時啟動功能和NOR閃存中的就地執(zhí)行（XiP）的應用都是必需的。

除了更大的內(nèi)存大小以外，新架構(gòu)也更加靈活。代碼，數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)記錄分別具有不同的存儲要求。利用允許開發(fā)人員配置扇區(qū)大小并提供連續(xù)尋址方案的靈活扇區(qū)架構(gòu)，可以以與存儲在其中的代碼或數(shù)據(jù)最匹配的方式對內(nèi)存進行分段。

直接執(zhí)行（XiP）

隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備不斷擴展到更多種類的應用程序和操作環(huán)境中，對安全性的要求也越來越嚴格。存儲代碼的內(nèi)存需要允許系統(tǒng)從內(nèi)存啟動，記錄傳感器數(shù)據(jù)并執(zhí)行XiP功能。使用傳統(tǒng)的NOR閃存架構(gòu)不容易實現(xiàn)這些功能。

考慮具有應用處理器的典型物聯(lián)網(wǎng)應用，該應用處理器的內(nèi)部RAM連接到外部NOR閃存。這些應用程序通常將應用程序代碼和數(shù)據(jù)存儲在NOR閃存中，并在加電時將所有內(nèi)容從NOR閃存下載到內(nèi)部RAM。此用例稱為“存儲和下載”（SnD），如圖2所示。應用處理器的內(nèi)部RAM密度限制了IoT系統(tǒng)的性能改進，例如更快的無線更新，改進的顯示性能，增強的網(wǎng)絡連接吞吐量，改進的音頻性能，通過SPI / UART的傳感器融合以及算術(shù)運算。由于內(nèi)部RAM密度有限，因此此類改進需要更改BOM。

處理器如何在加電時從NOR閃存復制數(shù)據(jù)并直接從NOR閃存使用XiP執(zhí)行代碼。通過這種方法，處理器可以使用更多內(nèi)部RAM來改善應用程序。因此，使用由NOR Flash啟用的XiP可以改進IoT應用程序，而不會影響性能。

通常，僅由于耐久性和可靠性問題，NOR閃存才用于隨機快速讀取目的。所有閃存在大量的編程/擦除周期中會遭受物理性能下降，最終可能導致設(shè)備故障。一些物聯(lián)網(wǎng)應用需要閃存設(shè)備的高耐久性和高保留率；較低的數(shù)據(jù)保留或耐久性可能會影響系統(tǒng)功能。

存儲器制造商正在研究提高耐用性的新架構(gòu)，以便應用程序現(xiàn)在可以使用NOR閃存執(zhí)行數(shù)據(jù)記錄。例如，賽普拉斯Semper Flash中的EnduraFlex體系結(jié)構(gòu)通過將Flash設(shè)備劃分為多個分區(qū)來優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計。每個分區(qū)都可以獨立配置，以實現(xiàn)高耐用性或長期保留。對于頻繁的數(shù)據(jù)寫入，與典型的NOR閃存設(shè)備中的100，000個周期相比，分區(qū)可以配置為提供多達256萬個編程/擦除周期。同樣，數(shù)據(jù)保留最長也可以提高25年。

安全保障

必須在安全性（即通過防止數(shù)據(jù)損壞的可靠操作）和安全性（即保護數(shù)據(jù)免受黑客攻擊）方面保護代碼和敏感的用戶數(shù)據(jù)（例如帶有醫(yī)用可穿戴設(shè)備）。為了實現(xiàn)這一目標，存儲器變得越來越智能，并且集成了諸如嵌入式Arm Cortex-M0 CPU之類的處理器，以處理片上與安全性和安全性相關(guān)的復雜嵌入式算法。這樣可以提高可靠性，同時有助于改善設(shè)備性能，全性和安全性。

借助集成處理器，NOR Flash還能夠支持提供端到端數(shù)據(jù)完整性和保護的各種功能和診斷。NOR Flash支持傳統(tǒng)的高級扇區(qū)保護（ASP）方案以及1 KB一次性可編程（OTP）區(qū)域，但是這些功能不足以用于某些IoT或可穿戴應用程序。先進的NOR閃存可實現(xiàn)其他端到端安全解決方案，包括云到閃存安全性，安全的無線空中固件（FOTA）更新以及安全的寫保護。

功率效率是可穿戴設(shè)備的另一個重要考慮因素?？纱┐髟O(shè)備傾向于在很短的時間內(nèi)使用NOR閃存設(shè)備的有功功率。在其他所有時間，NOR閃存設(shè)備均處于待機或深度掉電模式。另外，大多數(shù)可穿戴設(shè)備都依靠電池供電。這需要NOR閃存設(shè)備具有低待機電流和低功耗電流。如今的NOR閃存可支持6.5 μA的低待機電流和1 μA的深度掉電電流。

即使可穿戴設(shè)備傾向于在室溫下運行，但某些物聯(lián)網(wǎng)應用仍需要能夠在極端溫度下可靠運行。對于這些應用，提供了可處理-55°C至+ 125°C環(huán)境溫度的工業(yè)存儲器。

結(jié)論

可穿戴設(shè)備是未來物聯(lián)網(wǎng)市場增長的重要組成部分，其要求范圍從尺寸，功耗和成本到安全性。隨著諸如集成處理器之類的NOR Flash技術(shù)的進步，這些存儲器可以在存儲中提供更大的密度，更低的功耗，更高的安全性和更高的性能。
責任編輯：tzh