ST閃存技術(shù)解析

前言

閃存是手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字電視和機(jī)頂盒或發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊等數(shù)字應(yīng)用中一種十分常見(jiàn)的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，這類芯片需具備系統(tǒng)級(jí)編程功能和斷電數(shù)據(jù)保存功能。閃存兼?zhèn)涓叽鎯?chǔ)密度和電可擦除性兩種特點(diǎn)。

因?yàn)榈凸暮头且资?，閃存技術(shù)在便攜應(yīng)用的發(fā)展中起了主導(dǎo)作用，同時(shí)，隨著每數(shù)據(jù)位成本逐漸降低，完整數(shù)據(jù)存儲(chǔ)解決方案開(kāi)始從硬盤驅(qū)動(dòng)器(HDD)向固態(tài)存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)化。

閃存分為兩大類型：NOR閃存和NAND閃存。NOR閃存架構(gòu)的特性是數(shù)據(jù)讀取速度很快，是手機(jī)等電子設(shè)備中代碼存儲(chǔ)和直接執(zhí)行應(yīng)用的最佳選擇，而存儲(chǔ)密度和編程速度更高的NAND閃存則是高密度存儲(chǔ)應(yīng)用的首選存儲(chǔ)器。

ST閃存業(yè)務(wù)的市場(chǎng)地位

意法半導(dǎo)體是世界上最大的非易失性存儲(chǔ)器供應(yīng)商之一，該市場(chǎng)包括NOR和NAND閃存。ST在 NOR閃存領(lǐng)域的市場(chǎng)份額為16.3%，排名第三1;在串行閃存(帶串行總線的閃存)領(lǐng)域的市場(chǎng)份額為31%，排名第一2。作為全球最大的值得信賴的先進(jìn)存儲(chǔ)器解決方案供應(yīng)商之一，意法半導(dǎo)體為客戶提供最先進(jìn)的技術(shù)產(chǎn)品，從而推動(dòng)他們開(kāi)發(fā)出高效、安全的無(wú)線通信及嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用。

ST獲得閃存領(lǐng)域的領(lǐng)先市場(chǎng)地位是得益于：大幅度提高閃存的產(chǎn)能，世界領(lǐng)先的技術(shù)，以先進(jìn)、創(chuàng)新、差異化的產(chǎn)品組合全面覆蓋目標(biāo)應(yīng)用領(lǐng)域，與移動(dòng)通信、數(shù)字消費(fèi)、PC機(jī)、硬盤、汽車、工業(yè)等主要閃存消費(fèi)應(yīng)用市場(chǎng)上的10家主導(dǎo)公司簽訂了長(zhǎng)期合作協(xié)議。ST能夠?qū)Σ粩嘧兓氖袌?chǎng)做出快速反應(yīng)，并超出市場(chǎng)的平均增長(zhǎng)水平。

ST的閃存市場(chǎng)戰(zhàn)略

閃存制造商同時(shí)承受著兩種壓力：提高性能(速度、密度、功耗)，降低成本。為實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)目標(biāo)，ST采用的是制造工藝和產(chǎn)品系統(tǒng)雙管齊下、相互補(bǔ)充的戰(zhàn)略。

提高工藝水平

第一種方法是通過(guò)半導(dǎo)體工業(yè)的國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)開(kāi)發(fā)計(jì)劃ITRS(0.25µm, 0.18µm, 0.13µm, 90nm, 65nm ...) 定義的技術(shù)節(jié)點(diǎn)，不斷縮減制造工藝技術(shù)的幾何尺寸。作為非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域的排頭兵，ST長(zhǎng)期以來(lái)不懈地推動(dòng)著制造工藝的改進(jìn)，目前65nm技術(shù)的NOR閃存已進(jìn)入量產(chǎn)階段，投入量產(chǎn)的還有60nm和55nm的NAND閃存芯片，下一代48 nm閃存目前正在開(kāi)發(fā)階段。除此之外，ST還在開(kāi)發(fā)創(chuàng)新的90nm相變存儲(chǔ)器的原型。

ST還采用了新的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，如多位單元閃存。我們的戰(zhàn)略是，在今后幾年，通過(guò)擴(kuò)大多位單元結(jié)構(gòu)，繼續(xù)提高閃存的密度。

系統(tǒng)解決方案

第二種方法是開(kāi)發(fā)一種使所有應(yīng)用都能更好地利用現(xiàn)有的量產(chǎn)技術(shù)的產(chǎn)品組合。這種方法需要尖端的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)及架構(gòu)(如多位單元閃存)，以及技術(shù)先進(jìn)的專用閃存;在一個(gè)微型封裝內(nèi)疊裝多個(gè)存儲(chǔ)器芯片(多片封裝)或把存儲(chǔ)器與處理器封裝在一起(系統(tǒng)級(jí)封裝)，提供系統(tǒng)芯片的高性能組裝技術(shù);生產(chǎn)種類最齊全的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。

多片封裝 (MCP)和系統(tǒng)封裝

在一個(gè)非常小的多片封裝內(nèi)，ST開(kāi)發(fā)出的存儲(chǔ)器子系統(tǒng)整合了一個(gè)或更多的閃存芯片、一個(gè)低功耗的RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)和相關(guān)的硬件。這些產(chǎn)品為第三代手機(jī)提供了一個(gè)完美的存儲(chǔ)解決方案，新應(yīng)用是第三代移動(dòng)設(shè)備的亮點(diǎn)，包括高速上網(wǎng)、語(yǔ)音郵件、藍(lán)牙通信、數(shù)據(jù)保存等，外形緊湊和耗電量低是這些設(shè)備的基本要求。

疊層封裝

ST在疊層封裝 (PoP)技術(shù)開(kāi)發(fā)方面居世界領(lǐng)先水平。疊層封裝是半導(dǎo)體工業(yè)內(nèi)最新的創(chuàng)新技術(shù)，該技術(shù)能夠把分立的邏輯器件與存儲(chǔ)器封裝縱向堆疊在一起。兩個(gè)封裝上下堆疊在一起，通過(guò)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口傳送信號(hào)。在節(jié)省電路板空間、降低布局復(fù)雜性、簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、減少引腳數(shù)量等滿足移動(dòng)應(yīng)用的小型化需求方面，疊層封裝的優(yōu)勢(shì)比多片封裝更強(qiáng)一些。

先進(jìn)架構(gòu)閃存

先進(jìn)架構(gòu)閃存具有以下特性：并行接口、存儲(chǔ)密度高、編程或讀取操作時(shí)間短、工作電壓低、安全性高。這個(gè)戰(zhàn)略要求存儲(chǔ)器廠商必須與推動(dòng)市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要OEM廠商合作。對(duì)比其它閃存供應(yīng)商，合作開(kāi)發(fā)是ST的優(yōu)勢(shì)所在，因?yàn)镾T與通信、消費(fèi)、計(jì)算機(jī)及外設(shè)和汽車市場(chǎng)的主要廠商建立了戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系。

為了滿足手機(jī)市場(chǎng)的需求，ST設(shè)計(jì)出了微型節(jié)能的NOR式先進(jìn)架構(gòu)閃存解決方案，新產(chǎn)品存儲(chǔ)密度高達(dá)512 Mbits (或1Gbit，多片封裝)，并增加了多種功能，如異步和同步讀取模式，以及提高軟件靈活性和處理速度的雙或多存儲(chǔ)庫(kù)架構(gòu)。為了配合NOR閃存產(chǎn)品，ST 還推出了密度高達(dá)4 Gbits的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)用NAND閃存。

嵌入式系統(tǒng)用NOR閃存

作為NOR閃存市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者和技術(shù)領(lǐng)先者，ST的NOR閃存產(chǎn)品種類十分豐富，從工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)閃存到先進(jìn)架構(gòu)閃存，應(yīng)有盡有，能夠很好地適應(yīng)不同市場(chǎng)的需求，包括汽車、消費(fèi)電子和計(jì)算機(jī)外設(shè)。ST的NOR閃存內(nèi)建串行或并行總線接口，以適應(yīng)任何嵌入式應(yīng)用的需求。

消費(fèi)電子產(chǎn)品用NOR閃存

消費(fèi)應(yīng)用如機(jī)頂盒(STB)、DVD、數(shù)字電視、數(shù)碼相機(jī)和PDA支持的應(yīng)用程序變得日益復(fù)雜，同時(shí)處理的數(shù)據(jù)流的速度越來(lái)越快(例如，STB的MPEG文件)。ST針對(duì)消費(fèi)電子市場(chǎng)的需求優(yōu)化了閃存架構(gòu)，其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和代碼執(zhí)行用閃存均具有高密度、快速讀取、成本低廉、安全性強(qiáng)的特點(diǎn)。

汽車電子用NOR閃存

ST 按照汽車客戶需求的發(fā)展趨勢(shì)，針對(duì)快速增長(zhǎng)的汽車市場(chǎng)，調(diào)整了公司產(chǎn)品組合，不同的應(yīng)用產(chǎn)品之間都有很大的變化。ST先進(jìn)架構(gòu)閃存內(nèi)建32位數(shù)據(jù)總線和脈沖串讀取模式，滿足了今天汽車娛樂(lè)信息系統(tǒng)對(duì)高性能、高密度閃存的需求。在汽車級(jí)產(chǎn)品方面，ST專注于卓越的質(zhì)量(先進(jìn)制造測(cè)試篩選)和一流的服務(wù)(交貨和支持)。

BIOS(基本輸入輸出系統(tǒng))存儲(chǔ)用閃存

針對(duì)臺(tái)式機(jī)、服務(wù)器、筆記本電腦的系統(tǒng)及視頻BIOS存儲(chǔ)的特殊需求，ST開(kāi)發(fā)出一系列專用的先進(jìn)架構(gòu)NOR閃存。.

代碼存儲(chǔ)用串行NOR閃存

對(duì)于有高性能、低功耗和節(jié)省空間需求的應(yīng)用設(shè)備，數(shù)據(jù)保留期限長(zhǎng)、耗電量低的串行NOR閃存是其存儲(chǔ)和執(zhí)行代碼的理想解決方案。ST的串行閃存應(yīng)用十分廣泛，例如，計(jì)算機(jī)外設(shè)(硬盤、顯卡、一體式打印機(jī)、光驅(qū))、汽車(汽車收音機(jī)、GPS導(dǎo)航系統(tǒng))、通信(網(wǎng)卡、ADSL調(diào)制解調(diào)器)、消費(fèi)電子產(chǎn)品(MP3播放器、錄音筆、DVD影碟機(jī))。

數(shù)據(jù)及參數(shù)存儲(chǔ)用串行NOR閃存

ST數(shù)據(jù)及參數(shù)存儲(chǔ)閃存給要求數(shù)據(jù)參數(shù)傳輸速度快的應(yīng)用領(lǐng)域帶來(lái)了更高的價(jià)值，具體應(yīng)用包括數(shù)字應(yīng)答機(jī)、DECT電話、無(wú)繩電話、尋呼機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、家庭游戲機(jī)、玩具、便攜掃描儀、傳真機(jī)、手機(jī)、錄音筆、打印機(jī)、PDA、MP3播放器/錄音筆、GPS系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)流。[!--empirenews.page--]

移動(dòng)終端用NOR閃存

我們可以通過(guò)手機(jī)市場(chǎng)預(yù)測(cè)閃存市場(chǎng)增長(zhǎng)幅度。手機(jī)正在從單一語(yǔ)音功能的基本終端向多媒體終端快速發(fā)展，新一代手機(jī)支持復(fù)雜的應(yīng)用、實(shí)時(shí)通信服務(wù)，能夠處理快速的多媒體數(shù)據(jù)流。今天的多媒體手機(jī)需要高帶寬的存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)代碼需要密度達(dá)到1Gbit的閃存，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)需要密度達(dá)到4 Gbits。通過(guò)利用多位單元等最新的存儲(chǔ)器架構(gòu)，提高存儲(chǔ)器的密度，使之同時(shí)還適合數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，ST的手機(jī)用NOR閃存達(dá)到了性能最大化，同時(shí)成本、功耗和封裝尺寸最小化的特殊要求。

ST NAND閃存產(chǎn)品

與 NOR閃存相比，NAND閃存的存儲(chǔ)密度更高(高達(dá)8 Gbits)，擦除時(shí)間更短、但隨機(jī)存取時(shí)間稍長(zhǎng)。雖然直接執(zhí)行代碼的效率不高，但是NAND閃存更適合在數(shù)字消費(fèi)應(yīng)用中存儲(chǔ)海量數(shù)據(jù)。除其它非易失性存儲(chǔ)器外，NAND閃存在嵌入式應(yīng)用和無(wú)線通信系統(tǒng)中日益普及，主要功能是存儲(chǔ)大量的參數(shù)或多媒體文體，例如，音樂(lè)和數(shù)字影像。

因?yàn)槭切№?yè)或大頁(yè)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，NAND閃存架構(gòu)十分適合海量存儲(chǔ)廣泛使用的數(shù)據(jù)格式。此外，NAND閃存配有多路復(fù)用數(shù)據(jù)/地址總線，這種配置可以減少器件的引腳數(shù)量，在同一個(gè)封裝內(nèi)提高存儲(chǔ)密度。

結(jié)論

閃存是存儲(chǔ)器行業(yè)內(nèi)增長(zhǎng)勢(shì)頭最強(qiáng)的產(chǎn)品，為多種現(xiàn)有的和新興的應(yīng)用提供靈活的代碼、數(shù)據(jù)、代碼到數(shù)據(jù)、代碼到參數(shù)的存儲(chǔ)解決方案。ST是世界一流的值得信任的閃存供應(yīng)商，擁有市場(chǎng)上種類最齊全的閃存產(chǎn)品，包括工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)閃存、安全先進(jìn)架構(gòu)閃存、閃存子系統(tǒng)，能夠滿足幾乎所有嵌入式或無(wú)線應(yīng)用的特殊需求。