Flash界面革命–标准化少脚位高效能

旺宏规划未来NOR、SLC NAND、3D NAND与XtraROM的制程技术，将朝3x~2x纳米，以符合移动设备更轻盈的市场需求。（旺宏）

快闪存储器有许多界面与标准，可针对各种应用商品需求来导入设计。早期的标准为了提升效能，大多以并列化的汇流排设计架构，然而移动设备的轻薄化，使得简化设计成为快闪存储器界面所要努力的方向，目前快闪存储器以串行化设计、减少脚位数，体积可以缩更小，加上采用高速汇流排传输，甚至混合NOR和NAND的设计，让嵌入式市场平台的PCB布线简化，降低成本；此外，在NAND Flash濒临制程上极限之际，旺宏也展示他们在新时代存储器的研发进度，如PCM、ReRAM等等…

旺宏电子简介与快闪存储器技术演进

在当今移动设备、嵌入式系统的存储器设计，大多是以Flash Memory （快闪存储器）为主，并分成NOR和NAND两大类，NOR主要以存放较少更动的韧体码为主，NAND主要存放使用者经常存取的大量数据为主。Flash存储器厂商们会透过参与产业标准化的制订，让新一代传输界面成为业界标准，让下一代系统芯片设计时导入新的界面与标准，以加速嵌入式系统产品的开发时程。

本论坛邀请到旺宏电子快闪存储器产品行销专案经理Gabriel Chou （周志鸿先生）来为其公司产品做说明，他表示旺宏已是唯读与快闪存储器领导厂商：ROM出货量世界第1，Serial Flash全世界第2，NOR Flash全世界第3。

由于移动设备的流行，加上如今每个使用者都拥有超过1部装置，带动了Flash的增长每年超过17%的年增率，而储存容量也以千倍的演进提升。Chou以旺宏专精的NVM（非挥发性存储器）领域做说明，从最早期EEPROM容量是以KB 计算，后来到NOR便以MB计算，这些产品是以存放Code为主，而在Data存放为主的SLC/MLC/TLC NAND/ROM （还有新时代PCM、RRAM） 已进化到GB为主，而未来3D NAND甚至将逼近以TB为主。

快闪存储器界面 简化/高效/低耗

Chou接着就Flash传输界面的规格演进做说明，NOR和NAND往常是以Parallel（并列）为主，由于脚位数超多，后来改成以Serial（串行, 或称SPI bus, 序列周边界面）为主，脚位数减少了，但为维持效能，逐渐演变成双I/O、4 I/O，甚至未来高达8 I/O的设计。在储存界面标准，有SATA、eMMC、以及未来的UFS等规范。

Chou表示，以旺宏Parallel（Ad-mux或Page Mode）的NOR和Parallel-NAND的出货量逐年递减，而SPI-NOR、SPI-NAND的逐年提升，可看出“降低pin count（脚位）简化设计”、“增加I/O数提高效能”已是业界设计的趋势。而标准的eMMC/UFS也（即将）成为大容量3C产品的主流，至于LPDDR界面未来是否会流行，Chou表示还在观望中。

值得观察的是，eMMC的规格演进其实跟SPI很类似，就是增加I/O数，到了8个I/O时，SPI x8可达1.6Gbps传输速度，而eMMC v5.0加入DDR机制，更达到HS400 x8 （3.2Gbps）的传输标准。

混和式快闪存储器的界面设计

各类存储器（EEPROM、PCM、ROM、NOR、NAND）技术都有其专属传输界面，以及搭配的控制器，厂商们将这些纷纷标准化，就是让系统厂商可以简化设计，加速产品开发时程，这也是产界的趋势。

然而NAND Flash由于往2x纳米、甚至1x纳米制程迈进，为追求更高稳定性，因此需要搭配更好的Controller（存储器控制器），提供更高bit数的ECC（错误检查与校正）机制，以确保数据的存取可靠性。

因存储器的多元化，透过Controller提供标准界面的记忆模块，将是未来的趋势。

以旺宏2012年发表的HybridFlash就是基于此概念，将XtraROM、Serial Flash及Controller三个部分包起来成为一个MCP（Multi-chip Package, 多芯片封装），并透过eMMC或SPI界面来传输。适合各种嵌入式系统的OS、开机码、更新码存放，以及传输界面使用，不仅兼顾存储器追求弹性（存放更新码/参数）与可靠性（存放开机码/OS）的目标，同时具有价格优势。目前有2~8Gb容量可供选择。

未来存储器发展方向与成果

旺宏在研发创新上不遗余力，2012年投资19%比例在研发费用，如今累积5千个以上的专利，成为全球科技业前18强。而在各存储器相关的技术论坛上，其发表的Floating Gate （浮闸）、Charge Trapping（电荷捕捉）等NVM技术，及新时代存储器如PCM（相变化存储器，与IBM共同开发）、ReRAM（可变电阻式存储器）的报告数量上，也领先竞争对手，足见旺宏在NVM领域的专业与坚持。

此外，旺宏开发了世界上最小的VG （垂直闸） 3D NAND存储器，目前已可做到于37.5纳米的制程技术，堆叠高达8层的存储器，未来3年内将朝36纳米、2x纳米迈进，以应付未来需要更大容量、体积更轻薄的移动设备需求。