隨著聯網設備的不斷增加以及傳感器的大規模部署，在畢馬威（KPMG）聯合全球半導體聯盟（GSA）最新發布的半導體行業趨勢與展望報告中，物聯網首次超越無線通信成為推進芯片產業發展的第一驅動力。萬物互聯將創造出越來越多的商業機遇，各行各業都對其充滿期待，NOR Flash這個“大存儲”產業鏈中的“小市場”也不例外。
近日，在由EEVIA舉辦的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，兆易創新存儲事業部資深產品市場總監陳暉（Mike Chen）根據自己長期在硅谷從事研發及市場開發的一線經驗和負責兆易創新NOR Flash產品定義與規劃的市場觀察，與一百多位到場媒體以及專業觀眾分享了SPI技術標準的發展歷程，并詳細闡述了高性能SPI NOR Flash未來的應用前景與挑戰。
兆易創新存儲事業部資深產品市場總監陳暉（Mike Chen）
速度從“牛車”到“戰斗機”，xSPI標準助推NOR Flash性能起飛
物聯網部署的快速推進隨之產生的是海量的數據信息，大容量高性能NOR Flash可以用來存儲代碼及部分數據，具備隨機存儲、可靠性強、讀取速度快、可執行代碼等特性，在自動駕駛、5G以及人工智能等各大新勢能應用的驅動與接口技術不斷升級換代的助力下，NOR Flash再次聚焦于市場鎂光燈之下，被認為是萬物互聯時代物聯網設備代碼存儲應用的首選。“從2004年開始推廣SPI NOR Flash起， 2018年整個市場出貨量已超過60億顆，基本上地球上每人都可以分到一顆。”陳暉用一組數據說明了這一趨勢。
SPI（串行外圍接口）是一種高速、全雙工、同步的通信總線，由于其指令協議簡單，信號引腳小，體積小等特性，越來越多的NOR Flash芯片集成了這種通信協議，并在許多領域取得了十分廣泛的應用。回顧SPI接口技術發展歷史，盡管早在上個世紀80年代就已推出，真正開始有商業用途出現卻是在2000年左右，單通道SPI讀取數據的頻率約為20MHz，數據吞吐量為2．5MB／s，用交通工具作類比基本相當于牛車。
經過十多年的發展，通道數越來越多，數據讀取頻率越來越高，數據吞吐量也越來越大，JEDEC最新發布的xSPI電氣接口標準對總線事務、命令和大量內部功能進行了標準化，八通道JEDEC xSPI帶DTR數據讀取頻率高達200MHz，數據吞吐量高達400MB／s，堪稱戰斗機級的數據傳輸速率。同時考慮到客戶對其導入時間與成本有所顧慮，兆易創新將四通道帶DTR接口的數據讀取頻率提升到200MHz，數據吞吐量也可以高達200MB／s，相當于一輛極速奔馳的F1賽車了。
“JEDEC xSPI規范由各大主要NOR Flash廠商聯合制定，旨在保證行業各廠商的產品在使用時的兼容性，同時滿足‘即時啟動’（instant－on）應用的需求，讓位于SoC外部的NOR Flash保有其性能標準，結合高吞吐量這一性能，能夠有效助力下一代產品實現全新應用和功能。”陳暉對NOR Flash的廣闊應用前景充滿了信心。
“以快制勝”，高性能NOR Flash如何靈活搶占市場？
新興市場對產品的性能要求越來越高，對各種計算反應速度要求越來越快，在陳暉看來于高性能SPI NOR Flash而言是一大利好。在傳統的電子系統設計中，系統上電啟動后需要把NOR Flash中存儲的系統代碼全部傳輸到RAM中，隨著系統功能的提升，代碼容量急劇上升，如何在最短時間內把系統代碼從Flash傳輸到RAM中從而縮短系統啟動時間，是對SPI NOR Flash讀取性能的一個挑戰。在車載應用中，未來汽車超大顯示屏還需要把大量的圖形數據傳輸到RAM中。汽車啟動后，高分辨率顯示屏需要立即顯示出儀表盤、導航地圖，以及可支持ADAS的后視攝像機畫面等， 符合xSPI規范的8通道SPI NOR Flash即時啟動的特性可以將整個過程縮短到1s以內，對不滿于當前汽車啟動時ADAS系統緩慢上電反應的絕大部分消費者而言，這是一個很關鍵的指標。
此外，隨著芯片工藝和技術的進一步優化，在未來，高性能SPI NOR Flash不但可對現有使用傳統NOR Flash的產品進行升級換代，還將觸及NAND Flash的大容量存儲芯片市場，并拓展至人工智能領域。AI運算需要頻繁調用存儲于Flash內的算法及數據庫，提高Flash接口的數據吞吐量才能保證AI運算的快速、高效。系統啟動后，高性能SPI NOR Flash能夠保證代碼、算法以及數據庫在最短的時間內完成讀取，并在整個使用過程中保持實時響應。
IoT應用則由于受到系統成本以及設計尺寸的限制，通常會減小或者去除DRAM，主芯片需要從Flash直接讀取系統代碼完成芯片內執行（XIP，eXecute In Place），不必再把代碼讀到系統RAM中，這也是為何NOR Flash被認為是物聯網設備代碼存儲應用的首選的重要原因。“借助于兆易創新新一代高性能SPI NOR Flash高數據吞吐量，快速調用讀取代碼、數據與算法，使得每個物聯網終端設備及時響應，才能夠保證整個生態系統的欣欣向榮。”陳暉強調道。
立足中國輻射全球，NOR Flash市場再樹兆易創新的標桿
展望未來，高性能SPI NOR Flash在萬物互聯的新時代有著無限的可能。兆易創新成立于2005年，經過十幾年的發展，憑借卓越的創新精神，已占據了全球NOR Flash市場領域8％的份額，全球排名第五。同時，兆易創新也是全球排名第三、國內位居第一的SPI NOR Flash供應商，據陳暉透露，僅在去年，兆易創新的NOR Flash出貨便接近20億顆，累計出貨量更是高達100億顆。
不久前，兆易創新正式宣布其GD25全系列SPI NOR Flash產品已完成AEC－Q100認證，是目前唯一的全國產化車規閃存產品，可為汽車前裝市場以及需要車規級產品的特定應用提供高性能和高可靠性的閃存解決方案。“兆易不光是為了追求在車載電子領域的營收，更多的是希望把應用于車載電子的NOR Flash產品作為一個標桿，展示我們先進的工藝水平、研發實力與產品高性能和高可靠性標準，與此同時，促進兆易創新本身資質的持續提升，與人們對兆易創新產品認知水平的提升，這是一個互相促進的過程。”陳暉評價道。
事實上，在陳暉看來，中國市場機動靈活的特點使得各種項目啟動十分迅速，兆易創新立足于中國市場，能夠很好的協助本土客戶在不同領域更快的開發出更好的產品。據了解，兆易創新豐富的SPI NOR Flash產品線提供了從512Kb至1Gb的系列產品，涵蓋了NOR Flash市場的全部容量類型，電壓涵蓋1．8V、2．5V、3．3V以及寬電壓產品，針對不同應用市場需求分別提供高性能、低功耗、低成本、高可靠性等幾個系列，產品采用領先的工藝技術節點和優化的設計，性能、成本、可靠性等在各個應用領域都具有顯著優勢。此外，兆易創新采用Fabless的生產模式，可以充分利用國內完整的半導體產業鏈，從而把主要精力集中于芯片的設計和開發，確保在激烈的市場競爭中能夠快速調整、快速發展。
“雖然產品研發及生產是在中國，但兆易創新同時擁有大量國際化客戶，這些客戶的研發、體系和機構設置在中國以外地區。因此，兆易創新也逐步在美國、歐洲等全球各地開設了相應的辦事處以及分支機構，通過定期與國際主芯片原廠及客戶積極溝通，直接了解其需求，共同探討下一代產品開發，搶奪高性能SPI NOR Flash市場先機。”陳暉強調道。