xSPI新規範出台 NOR Flash離AI又近一步？

自2005年4月成立以來，兆易創新獲得飛速發展，其NOR Flash產品目前已佔據全球8%的市場份額，排名第五，同時兆易創新也是全球第三大SPI NOR Flash供應商，累計出貨量達到100億顆。

在「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分享了SPI NOR Flash在新興市場的應用機遇。

兆易創新存儲事業部資深產品市場總監 陳暉

xSPI作為新一代超高速SPI介面規範，是去年8月由國際規範組織JEDEC通過的針對SPI NOR Flash領域的協議。SPI NOR Flash作為存儲器品類之一，目前仍在不斷更新換代，新國際規範的制訂，旨在再次提升產品性能。

NOR Flash自身的技術結構限制了工藝的進一步微縮。陳暉表示，半導體晶元製程一般分為兩大類：邏輯製程和Flash製程，而Flash製程永遠落後於邏輯製程。如最新的邏輯製程已經開向10nm、7nm甚至5nm，而Flash仍在用十幾年前發明的FinFet，這限制了晶體管尺寸的進一步縮小。

目前，Flash製程已從2004年的130nm發展到90nm、65nm、55nm、45nm節點，卻很難再到30nm以下。如此，邏輯製程和Flash製程不能放在一顆晶元上，而需要一顆「外面」的Flash來支持它的代碼存儲。而NOR Flash作為高可靠性的系統代碼存儲媒介，具備「指令協議簡單、信號引腳少、體積小」等優點，符合新電子設備對體積的要求。

陳暉介紹說，SPI NOR Flash的應用領域非常廣泛，每一個新興的電子設備都需要有一顆Flash來存儲代碼，就是這一顆小小的代碼，兆易創新2018年的出貨量就達到了約20億顆，在8-9年時間裡累計出貨量超過了100億顆！

SPI介面發明於80年代，商業用途始於2000年前後。從最初的頻率20Mhz、數據吞吐率2.5MB/s的單通道發展到2015-2016年4通道數據吞吐量80MB/s，再到最新的8通道產品，頻率迅速跳至200MHz，數據吞吐率更是達到400MB/s，這都是新規範帶來的革命性改革。

這樣做的目的是什麼？「客戶要求我們把數據吞吐量做到這麼大。你的系統如果能用到8口，能用到200MHz，就可以最大程度地發揮Flash的讀取性能。」陳暉表示，針對很多工程師目前還難以達到8通道最新技術應用級別，兆易創新基於4口的通道協議把頻率加到了200MHz，數據吞吐量在200MB/s。這個「過渡性」產品可以讓工程師更容易上手。

在應用端，如何讓新的SPI NOR Flash受益呢？陳暉從車載、AI和IoT熱點應用進行了探析。陳暉表示，不管是AI、5G、車載或是IoT，都希望產品性能越來越好。

他舉例稱，在汽車超大的顯示屏上有很多數據窗口，如果用前一代的104MHz4口來存儲所有顯示屏的數據，且把裡面的數據都讀出來，需要超過五秒鐘，而如果用最新的8口協議，用200MHzDTR來讀，不到一秒鐘就可實現，這樣的速度才能滿足用戶的需求。

除此，汽車顯示屏有動畫、有導航，各種各樣的信息都要顯示出來。用前一代產品來實現，需要等待超過五秒鐘，而用新一代8口的產品來處理，完全可以在用戶能接受的速度完成汽車啟動工作。

SPI NOR Flash也會應用在AI領域。陳暉表示，同樣的道理，用前一代產品，在調用演算法、AI資料庫時，速度會受到限制，只有用新一代8口高速率的傳輸，才能夠保證這顆AI晶元真正動起來，達到接近人腦的水平。

AI應用會經常要調用不同的演算法，從資料庫里進行各種比對，比如要實現對人、車、物的識別，背後都是對一些演算法、資料庫的及時調用，所以Flash不光是存儲系統代碼，同樣也會存儲演算法，它是一個大的資料庫，在用戶需要時提供一個高的數據吞吐率。通過一些實際測試對比可見，8口高性能的xSPI能讓系統響應非常迅速，真正實現AI功能。

近幾年，物聯網在應用端逐漸落地，SPI NOR Flash也將搭上IoT應用順風車。陳暉表示，2016、2017年爆發全球性缺貨，主要原因歸於IoT市場太分散，有各種應用需求卻不能覆蓋到每一個IoT客戶，而新一代8口SPI NOR Flash則可以幫助IoT進行本地代碼執行，更高效地提高SoC的運行效率，進而推動IoT生態的完善搭建。

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