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xSPI新规范出台 NOR Flash离AI又近一步?

SPI接口发明于80年代,商业用途始于2000年前后。 xSPI作为新一代超高速SPI接口规范,是去年8月由国际规范组织JEDEC通过的针对SPI NOR Flash领域的协议。

自2005年4月成立以来,兆易创新获得飞速发展,其NOR Flash产品目前已占据全球8%的市场份额,排名第五,同时兆易创新也是全球第三大SPI NOR Flash供应商,累计出货量达到100亿颗。

在“第八届年度中国电子ICT媒体论坛暨2019产业和技术展望研讨会”上,兆易创新存储事业部资深产品市场总监陈晖分享了SPI NOR Flash在新兴市场的应用机遇。

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兆易创新存储事业部资深产品市场总监 陈晖

xSPI新规范出台,数据吞吐率达400MB/s

xSPI作为新一代超高速SPI接口规范,是去年8月由国际规范组织JEDEC通过的针对SPI NOR Flash领域的协议。SPI NOR Flash作为存储器品类之一,目前仍在不断更新换代,新国际规范的制订,旨在再次提升产品性能。

NOR Flash自身的技术结构限制了工艺的进一步微缩。陈晖表示,半导体芯片制程一般分为两大类:逻辑制程和Flash制程,而Flash制程永远落后于逻辑制程。如最新的逻辑制程已经开向10nm、7nm甚至5nm,而Flash仍在用十几年前发明的FinFet,这限制了晶体管尺寸的进一步缩小。

目前,Flash制程已从2004年的130nm发展到90nm、65nm、55nm、45nm节点,却很难再到30nm以下。如此,逻辑制程和Flash制程不能放在一颗芯片上,而需要一颗“外面”的Flash来支持它的代码存储。而NOR Flash作为高可靠性的系统代码存储媒介,具备“指令协议简单、信号引脚少、体积小”等优点,符合新电子设备对体积的要求。

陈晖介绍说,SPI NOR Flash的应用领域非常广泛,每一个新兴的电子设备都需要有一颗Flash来存储代码,就是这一颗小小的代码,兆易创新2018年的出货量就达到了约20亿颗,在8-9年时间里累计出货量超过了100亿颗!

SPI接口发明于80年代,商业用途始于2000年前后。从最初的频率20Mhz、数据吞吐率2.5MB/s的单通道发展到2015-2016年4通道数据吞吐量80MB/s,再到最新的8通道产品,频率迅速跳至200MHz,数据吞吐率更是达到400MB/s,这都是新规范带来的革命性改革。

这样做的目的是什么?“客户要求我们把数据吞吐量做到这么大。你的系统如果能用到8口,能用到200MHz,就可以最大程度地发挥Flash的读取性能。”陈晖表示,针对很多工程师目前还难以达到8通道最新技术应用级别,兆易创新基于4口的通道协议把频率加到了200MHz,数据吞吐量在200MB/s。这个“过渡性”产品可以让工程师更容易上手。

车载、AI和IoT市场爆发 8口传输成必然趋势

在应用端,如何让新的SPI NOR Flash受益呢?陈晖从车载、AI和IoT热点应用进行了探析。陈晖表示,不管是AI、5G、车载或是IoT,都希望产品性能越来越好。

他举例称,在汽车超大的显示屏上有很多数据窗口,如果用前一代的104MHz4口来存储所有显示屏的数据,且把里面的数据都读出来,需要超过五秒钟,而如果用最新的8口协议,用200MHzDTR来读,不到一秒钟就可实现,这样的速度才能满足用户的需求。

除此,汽车显示屏有动画、有导航,各种各样的信息都要显示出来。用前一代产品来实现,需要等待超过五秒钟,而用新一代8口的产品来处理,完全可以在用户能接受的速度完成汽车启动工作。

SPI NOR Flash也会应用在AI领域。陈晖表示,同样的道理,用前一代产品,在调用算法、AI数据库时,速度会受到限制,只有用新一代8口高速率的传输,才能够保证这颗AI芯片真正动起来,达到接近人脑的水平。

AI应用会经常要调用不同的算法,从数据库里进行各种比对,比如要实现对人、车、物的识别,背后都是对一些算法、数据库的及时调用,所以Flash不光是存储系统代码,同样也会存储算法,它是一个大的数据库,在用户需要时提供一个高的数据吞吐率。通过一些实际测试对比可见,8口高性能的xSPI能让系统响应非常迅速,真正实现AI功能。

近几年,物联网在应用端逐渐落地,SPI NOR Flash也将搭上IoT应用顺风车。陈晖表示,2016、2017年爆发全球性缺货,主要原因归于IoT市场太分散,有各种应用需求却不能覆盖到每一个IoT客户,而新一代8口SPI NOR Flash则可以帮助IoT进行本地代码执行,更高效地提高SoC的运行效率,进而推动IoT生态的完善搭建。

原创
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王琼芳
国际电子商情主分析师。
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