其中NOR Flash作為嵌入式系統中的重要存儲器類型,在物聯網領域中的應用非常廣泛。在物聯網設備中,NOR Flash通常用于MCU數據讀取和執行,其工藝和讀取速度都直接影響MCU性能。
因此,隨著可穿戴設備、健康監測等多種物聯網設備應用的低功耗需求,NOR Flash目前在可穿戴設備和其他低功耗的物聯網設備中,電壓從主流市場的3.3V降至1.8V。
從系統設計的層面上看,一些先進工藝制造的器件,包括MCU等可穿戴主控芯片工作電壓已經低至1.2V的等級。同時根據一些廠商提供的測試數據,從1.8V降至1.2V后,產品運行功耗能夠降低高達50%,待機功耗也能夠降低33%左右。
所以,為了更低的運行功耗,延長電池使用時間,以及簡化系統電源設計和優化系統成本,低功耗NOR Flash的工作電壓也正在從1.8V往1.2V發展。目前,市面上已經有不少廠商推出了1.2V NOR Flash相關產品。
華邦電子
華邦電子是全球第一家推出1.2V NOR Flash的廠商,最早在2020年實現量產。目前華邦推出了W25Qxx 1.2V系列的1.2V NOR Flash,主要針對電池供電同時設計空間有限的設備,比如物聯網和可穿戴設備,以及對于需要省電且低功耗的閃存。
其中W25QxxND 1.2V系列產品可以達到1.5V延伸電壓,支持1.14V~1.58V的工作電壓區間,即一節干電池的電壓即可支持其運作,不需要以往需要將兩顆干電池串聯到3V才能夠正常工作,可以大幅簡化系統設計。
W25QxxND 1.2V系列提供2mm x 3mm USON8、narrow 150mil SOP8、6x5mm WSON 8-pin等多種封裝規格和KGD(Known Good Die)。容量支持8Mb、16Mb、32Mb、64Mb、128Mb等幾種規格,支持標準、雙通道與四通道SPI及QPI接口,數據傳輸速率最高可達每秒52MB,適用于傳統移動、可穿戴與物聯網設備。
另一個型號W25QxxNE專注于面向1.2V應用,工作電壓支持1.14V~1.3V,在W25QxxND的容量規格基礎上,還增加了256Mb的規格。接口方面與W25QxxND相同,均支持標準、雙通道與四通道SPI及QPI接口。
旺宏電子
旺宏電子的1.2V NOR Flash產品主要是MX25S 系列,該系列產品工作電壓支持1.14V~1.6V,功耗低至0.8mA有源電流以及0.05uA深度掉電電流,與以往的串行NOR Flash閃存相比,能夠節省超過80%的電量,并有效延長電池壽命,面向健康監測、藍牙連接、物聯網、可穿戴設備和移動互聯網設備等應用。
官網顯示,MX25S NOR Flash閃存產品目前具有16Mb、64Mb、128Mb的容量規格,支持多 I/O、編程/擦除掛起/恢復功能,支持唯一ID和安全的OTP。封裝方面支持WSON、USON、WLCSP、KGD、SOP等超小型尺寸。
去年8月兆易創新推出了1.2V超低功耗SPI NOR Flash產品——GD25UF系列,這也是兆易創新旗下首款1.2V NOR Flash產品。
GD25UF系列工作電壓可擴展至1.14~1.6V,具有單通道、雙通道、四通道和DTR四通道的SPI模式,支持不同容量選擇,能夠滿足智能設備所需的代碼存儲要求。在讀寫性能方面,GD25UF最高時鐘頻率STR 120MHz,DTR 60MHz,擁有10萬次的擦寫壽命,數據有效保存期限可達20年。
為了滿足低功耗需求,GD25UF產品系列特別提供了Normal Mode和Low Power Mode兩種工作模式。在Normal Mode下,器件讀取電流在四通道120MHz的頻率下低至6mA;在Low Power Mode下,器件讀取電流在四通道1MHz頻率下低至0.5mA,擦寫電流低至7mA,睡眠功耗低至0.1uA。
根據官方介紹,GD25UF系列產品在數據傳輸速度、供電電壓、讀寫功耗等關鍵性能指標上均達到國際領先水平,在針對智能可穿戴設備、健康監測、物聯網設備或其他單電池供電的應用中,能顯著降低運行功耗,有效延長設備的續航時間。
封裝方面,GD25UF系列支持SOP8、WSON8、USON8、WLCSP封裝,全溫度工作范圍覆蓋-40℃~85℃、-40℃~105℃、-40℃~125℃。不過目前GD25UF暫時可提供64Mb容量的樣品,其他容量的產品將會在后續推出。
普冉半導體
今年4月普冉半導體推出了超低電壓的超低功耗的GS N系列1.1 V NOR Flash產品,據公司介紹,GS N系列產品在超低電源電壓、電壓范圍、讀寫功耗、數據傳輸速度等參數指標上均達到業界領先水平,能夠更加充分地滿足市場對于更低功耗、更寬電壓范圍、更靈活的操作模式、更可靠性能以及更低成本等符合要求。
據官方實測數據,GS N系列產品對比公司2020年發布的40nm 1.8V產品,相同電流下的功耗降低了38%;相同頻率下的四線讀取功耗降低了60%,功耗大幅降低,在應用中能夠大幅提升設備續航。
隨后在松山湖IC峰會上普冉半導體詳細介紹了GS N系列1.1 V NOR Flash產品P25Q325N,這款產品支持從1.05V到2V的寬電壓范圍,涵蓋了1.2V、1.8V等電壓系統。與目前行業最低功耗的1.1V 80M STR 4IO相比,讀取功耗約2.86mW,80M DTR 4IO讀取功率約為4.2mW,為業界同類產品功耗的一半,甚至更低。
同時P25Q325N支持高速讀取,實現高達416Mbps for STR、640Mbps for DTR的讀取速度。封裝方面,P25Q325N支持SOP8、USON8、WSON8、TSSOP8、WLCSP 等以及 KGD for SiP。
普冉半導體表示,GS N系列產品在2022年底完成了產品開發,目前支持16Mb-64Mb容量,已經在2023年一季度實現了產品交付,未來將繼續覆蓋至4Mb-128Mb的容量區間。
小結:
目前全球NOR Flash市場呈現三足鼎立的格局,華邦、旺宏、兆易創新三家已經占據市場超過90%的份額。因此也可以看到,由于頭部效應的存在,目前來看市場上低電壓低功耗的1.2V NOR Flash產品也是由這三家公司率先推出。
其他公司產品除了普冉半導體已經有相關產品交付外,包括聚辰半導體、芯天下等廠商則有1.2V NOR Flash相關產品的規劃,但仍在研發中。而隨著可穿戴設備、物聯網市場的持續增長,更低功耗的需求更加急切,可以預見1.2V NOR Flash產品在未來加速往低功耗設備中滲透。
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