对于终端用户设备制造商而言，如果其工业或医疗产品能够持续在市场上销售 20 年或更久，他们会感到非常欣慰。然而，当集成电路供应商因采用新工艺而宣布产品召回时，重新改造生产线就会成为这些系统集成商的一大难题，不仅会占用工程资源，还会给现有计划增加一笔意料之外的开支。闪存 NOR 集成电路（这类产品通常需要 1 Mbit 到 8 Mbit 的容量）的寿命尤其关键。这是因为闪存 NOR 系列中更高密度的产品（256 Mbit 到超过 1 Gbit）会影响存储器供应商的商业决策，导致他们不断面临推出更小尺寸、更短产品寿命的工艺的压力。本文将探讨闪存 NOR 的寿命问题以及 Microchip Technology 的解决方案。.
低密度存储器的预测：
NOR Flash 的主要供应商自然而然地专注于高利润、大批量、高密度的存储器件。每家公司都致力于发挥自身优势，以实现利润最大化，并以最低成本为客户提供最大价值。在 NOR Flash 发展至今的四十年间，这意味着幸存下来的存储器供应商不得不放弃其前几年的低密度存储产品。随着超高密度范围的演进，几年后，超低密度范围的产品将达到其使用寿命的终点，而低密度范围的下限也在不断提高。对于产品已有 20 多年历史的嵌入式系统供应商而言，集成电路的这些变化不仅意味着需要从现有供应商处购买新版本，还可能意味着需要更换供应商。
解决这一棘手问题的一个方案是，通过使用 128 Mbit NOR Flash 集成电路来存储 4 Mbit 的用户程序代码，从而使系统设计面向未来。然而，这种方法可能会导致资源消耗效率低下，并增加系统总成本。另一种解决方案是采用非传统的NOR闪存供应商，该供应商出于其他商业原因，已持续供应同一种存储产品超过20年。这家供应商可能不具备足够的存储规模经济，无法在初始报价中提供最低的当前价格，但随着时间的推移，考虑到重新认证的成本以及为执行这些重新认证而损失的工程资源，可以找到一种成本更低的解决方案来解决这一供应问题。Microchip
多年前就意识到了这种变化，因为它影响着广泛的嵌入式客户群。这种密度趋势对业务计划和目标的负面影响迫使公司改变了战略。最终，Microchip找到了一家非传统的NOR闪存集成电路供应商，该供应商同时提供串行SRAM、串行EEPROM、模拟集成电路和传感器。这些“其他商业原因”为公司提供了必要的动力，使其能够持续供应低密度NOR闪存集成电路，只要客户需要。还应该注意的是，这些内存产品的密度甚至高于 64 Mbit，内存供应商将在未来 20 年或更长时间内继续提供这种密度的产品。
图 1 展示了本文讨论的系统类型：一个微控制器被其他集成电路环绕，共同实现嵌入式应用。在本例中，高亮显示的 8 Mbit NOR Flash 存储器存储了一些屏幕图像，当程序代码（在本例中嵌入在微控制器中）请求时，这些图像会通过集成电路传输到触摸屏输出端。该外部 NOR Flash 存储器集成电路的主要特性包括：1) 8 Mbit 容量；2) 标准 SPI 接口；3) 低待机电流；4) 低写入电流；5) 小尺寸；以及 6) 可生产 20 年。.
表1对比了两种方案：一种是面向未来的128 Mbit NOR闪存集成电路，另一种是来自非传统存储器供应商且长期供货稳定的8 Mbit NOR闪存集成电路。显然，8 Mbit NOR闪存集成电路更能满足嵌入式应用的需求。.
表 1. 128 Mbit Flash NOR 集成电路与 8 Mbit Flash NOR 的比较显示出明显的优势。.
低密度 NOR 闪存
可能不符合大型 NOR 闪存供应商的计划或战略，但它却完美契合了专注于嵌入式产品并采用系统级解决方案的公司的产品范围和战略。例如，普通家庭通常会拥有数十个嵌入式系统，这些系统采用 8 位、16 位甚至 32 位微控制器。许多此类系统并不需要大量的代码，而 NOR 闪存通常用于存储程序代码、校准数据、校准参数和事件日志等信息。尽管许多
微控制器都内置了闪存来处理这些任务，但在某些情况下（例如图 1 所示），使用外部 NOR 闪存来执行某些功能更为合理。最常见的原因包括：平衡物料清单成本与微控制器提供的闪存容量；微控制器的功能与嵌入式闪存容量不匹配；加快闪存重编程速度，以便在在线制造和系统内现场升级中进行测试等等。
此外，门电路较少的专用集成电路 (ASIC)，例如现场可编程门阵列 (FPGA) 和复杂可编程逻辑器件 (CPLD)，使用低密度 NOR 闪存进行应用程序编程、引导代码和原地执行 (XIP) 操作。NOR 闪存 IC 非常适合 XIP 应用，具有低待机功耗，并且可以通过标准串行接口（例如 SPI）直接访问。
低密度 NOR 闪存器件采用 8 引脚封装，例如 8 引脚 SOIC 和 8 引脚 WDFN (6mm x 5mm)，也能非常有效地利用电路板空间。对于空间受限的应用，例如电动牙刷，WLCSP（晶圆级芯片封装）可节省相当大的空间（几乎 69%），如图 2 所示。
图 2. 8 Mbit 和 128 Mb WLCSP 之间的封装大小差异可能相当显著，尤其是在空间非常有限的情况下。.
闪存重编程速度提升1000倍
虽然Microchip并非传统意义上的存储器供应商，但它确实生产大量的闪存。事实上，每年都有数十亿个包含闪存的微控制器出货。闪存还提供了一项名为SuperFlash®的重大技术和战略优势。这些闪存单元的结构使其能够提供市场上最快的擦除速度：擦除块的速度提高20倍，擦除整个芯片的速度提高1000倍。尽管大型NOR闪存供应商通常不会对NOR闪存进行重新编程，但这已成为小型嵌入式系统的巨大优势，因为它降低了制造成本（在生产线上重新编程存储器映像以改进系统测试），并提供了一种快速、低功耗的系统现场更新方法。回到之前128 Mbit闪存的比较，128 Mbit NOR闪存（不含SuperFlash技术）的典型最大块擦除时间为0.7秒至1秒。相比之下，8 Mbit NOR Flash（采用 SuperFlash 技术改进后）的最大块擦除时间仅为 25 毫秒（速度提升 30 倍）。除了节省时间外，擦除/重写过程中的功耗差异也十分显著，每次重写周期中，每个块擦除所需的时间约为 800 毫秒 * 33 毫安。.
新设计中嵌入了闪存NOR板
作为智能、互联和安全嵌入式控制解决方案的领先供应商，Microchip Technology 对嵌入式系统的诸多方面有着独到的见解，而 Flash NOR 闪存正是这一理念不可或缺的一部分。为了确保设计方案的可靠性，使其拥有长达数十年的使用寿命，Microchip Technology 制定了一系列措施，旨在保证在客户需要更换产品时，产品始终能够持续供应。尽管一些供应商可能会停产 Flash NOR 产品，甚至召回产品，但 Microchip Technology 的这一承诺确保了产品能够满足从小批量、中批量到大批量应用的各种需求。这种长久的供货保障能够确保客户在需要时能够持续满足其嵌入式系统的需求。.
SuperFlash是Microchip Technology的注册商标。
作者：Grant Hulse，Microchip Technology 存储产品部
