设计嵌入式系统(如医学分析系统,车库门开启器,电钻,生产线设备或类似产品)的公司需要保证20年甚至更长的必要组件供应。 通过构建围绕这些系统中的微控制器(MCU)的支持芯片,包括模拟和串行存储设备,嵌入式芯片供应商可以保证只要客户需要它们,或者直到他们停止订购,它们都将可用。 由于它们可以在众多嵌入式控制系统中发挥重要作用,因此,小密度NOR闪存设备应仔细观察并考虑新设计。
对小密度存储器的持续需求
小密度串行NOR闪存IC具有足够的容量,足以满足家用电器,LED控制器和工业电源等日常嵌入式MCU应用的可承受开发需求。
尽管许多领先的NOR闪存供应商都已停止了小密度存储器的生产,宣布了寿命终止(EOL)并迫使设计人员使用更大的NOR器件,但在当今市场上,对小密度存储器的需求仍在不断增长 。例如,一个仅需8 Mbit NOR闪存编程代码但使用128 Mbit NOR闪存IC构建的小型系统,在功耗和总体系统成本方面造成了低效率。
在车库门开启器和电钻等无处不在的产品中,微控制器是嵌入式系统的核心。 在系统方法中,几种不同的IC技术在应用程序中支持MCU,以提供特定系统所需的功能,性能和成本。除了满足其他应用要求之外,芯片还需要很小。最简单的系统只需要一些额外的组件,包括外部存储器,即可提供独特的功能(图1)。 这些类型的产品/系统需要内存,但不是很多。
1.微控制器为嵌入式系统提供了基础,但是特定应用还需要其他几种IC技术,包括NOR闪存。
小密度NOR闪存的选项
虽然低密度NOR闪存可能不适合大型NOR闪存供应商的计划或策略,但它非常适合嵌入式公司的产品和系统方法。 例如,一个典型的家庭很容易拥有几十个带有8位,16位甚至32位MCU的嵌入式系统。 这些系统中的大多数不需要大量代码,并且外部NOR闪存可以提供校准数据,校准参数,事件日志等。
许多MCU都带有内置闪存,但是许多情况下会使用外部NOR闪存。在最终系统中安装之前进行刷新和编程只是其中一些原因。 常见的应用包括基于嵌入式MCU的系统,该系统连接外部NOR闪存以保存图像集以在小型设备屏幕上显示,或者微控制器系统连接外部NOR以便非易失性记录测量数据,更改系统性能和任务管理。
此外,诸如现场可编程门阵列(FPGA)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)之类的门数较少的专用集成电路(ASIC)使用小型NOR闪存进行应用内编程,引导代码和执行-place(XIP)操作。
在当今对功耗非常敏感的设计中,过高规格的NOR闪存(可能只有128 Mbit,而只有8 Mbit的设备才能轻松完成工作)可能会导致几毫瓦的不必要功耗。利用2、4和8Mbit密度的高质量存储设备,开发人员可以节省功率(和电池寿命)并降低成本。
对于较小的裸片,待机电流较低,并且有许多充分的理由仅使用特定设计所需的存储器。 例如,在3V,128Mbit NOR闪存中,待机电流(Isb)最大值为45至50 µA,写入电流为30至35 mA(最大值)。相反,一个3V,8Mbit NOR闪存的Isb = 30 µA(最大值)(减少1/3),写电流为25 mA(最大值)(减少1/4)。
读取与随机存取存储器类似,NOR闪存非常适合XIP应用,它们具有低待机功耗和可通过标准串行接口(例如SPI)直接访问。
由于它们采用8引脚SOIC和8触点WDFN(6×5 mm)之类的8引脚封装,因此小密度NOR闪存器件也具有很高的板级效率。对于电路板空间有限的大批量应用(例如电动牙刷),晶圆级芯片级封装(WLCSP)可节省大量封装空间(几乎为69%)(图2)。
2. 8 Mb和128 Mb WLCSP的较小包装可能非常重要,尤其是在空间有限的情况下。
该表总结并比较了通过使用8 Mbit NOR而不是过度指定128 Mbit NOR所节省的成本。如果可以使用较小的4或2 Mbit设备,则节省的电量甚至更大。
知道这些类型的低密度闪光灯可满足将来的需求,可能会改变某些产品的设计理念。特定的应用程序可以只使用完成工作所需的内存量,而不必围绕需要更多功能的产品进行设计。
改进的NOR闪存
由于小密度NOR闪存已成为嵌入式系统供应商产品组合的重要组成部分,因此产品改进必不可少且不可避免。最近推出的8、4和2 Mb NOR闪存(SST26VF080A,SST26VF040A,SST26VF020A)提供了性能改进的示例。
根据Microchip的说法,这些NOR闪存产品中的SuperFlash技术提供了业界最快的擦除时间,块擦除时间快了20倍,全芯片擦除速度快了1000倍。通过直接替换现有的NOR闪存设计,可以提高吞吐量并帮助降低制造成本。
为了进一步节省功耗,3V,128 Mb NOR闪存(不采用SuperFlash技术)的最大块擦除时间为0.7到1秒。相比之下,3V,8Mbit NOR闪存(采用SuperFlash技术)的最大块擦除时间为25 ms(快30倍)。除了节省时间外,在一个重写周期内,每个块擦除的擦除/重写功率差均为〜800 ms * 33 mA。
此外,时钟频率高达104 MHz的串行四通道I / O(SQI)接口可在较小的空间内提供出色的性能,同时降低总体系统成本。