您有一封
EEVIA易維訊自2012年以來，連續主辦了8年的“中國ICT媒體論壇暨產業和技術展望研討會”已成為ICT傳播與媒體界的一大盛會，受到歷屆參會媒體的廣泛關注和贊助商的高度評價。
2019年4月11日，易維訊攜手行業領先廠商和媒體（比如我愛存儲網~），成功舉辦“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”，在行業主流媒體和領先技術公司之間搭建了一個高效的交流平臺。圍繞當前市場和技術熱點，結合廠商的領先技術和優勢產品，為媒體全方位呈現出符合市場興趣的素材和線索。
此次會議由英飛凌、ams、賽靈思、ADI、兆易創新、華虹宏力共計6家公司的大咖解讀各自行業的趨勢和最新技術。下面，我們一起來看一下兆易創新對於最新的xSPI NOR Falsh的解讀
時間：2019年4月11日
地點：麗思卡爾頓酒店
演講主題：SPI NOR Flash如何應對高性能應用領域的趨勢和需求
演講嘉賓：陳暉 兆易創新存儲事業部資深產品市場總監
兆易創新也是世界第三大SPI NOR Flash供應商，累計出貨量達到100億顆。
陳暉：非常榮幸有機會和各家媒體和行業人士交流。
SPI NOR Flash是存儲器大行業裡面的一類產品，SPI中文叫做串行閃存，閃存還有一個很長的學名——非易揮發性存儲器。我們在這個行業耕耘了十幾年，今天藉此機會給大家分享一下我們在這個行業取得的一些小小的成績，也是為了符合各種應用、各種新興的一些市場需求，對我們產品定義做出一些新的發展。
可以看到，手機方面大家都喜歡用X，海外有些品牌同樣把X放在首位，這個X到底有什麼樣的含義呢？它有高性能、高品質的含義在裡面，大家都習慣加一個X。所以今天我們把SPI和X加在一起，組成一個新的詞叫xSPI，這個是我們新一代超高速SPI接口的規範。這個規範是在去年8月由國際規範組織JEDEC通過的在SPI NOR Flash領域的協議。雖然SPI NOR Flash發展了很長時間，但還在不停地更新換代，要把產品的性能再次提升上去，所以才會有這樣一個由JEDEC組織制訂的新的國際規範，。
為什麼SPI NOR Flash還是一個大的行業？從這張圖可以看到，半導體芯片的製程基本分為兩大類：邏輯製程和Flash製程，存儲器製程永遠落後在邏輯製程後面。最新的邏輯製程大家都知道，10nm、5nm、7nm都有，左邊的Flash還在用十幾二十幾年前發明的FinFet，才能代表0和1，這樣就限制了我們進一步縮小晶體管的尺寸，所以在上面這條紅線上，製程從2004年的130nm發展到90nm、65nm、55nm、45nm幾個主要的節點，再往下也很難到30nm以下。
這張圖的意思就是說，邏輯製程和Flash製程不能混合放在一顆芯片上，非常高深的這些製程或是很高級的邏輯芯片，很遺憾它不能同時附屬一個Flash，這時候需要一個外面的Flash支持它的代碼存儲。
這是SPI NOR Flash在全球的出貨量，可以看到大概從2004年開始，它基本是從無到有，2004年大家剛剛開始推廣SPI NOR Flash，達到60億顆以上，平均地球上每人可以分到一顆。所以NOR Flash是高可靠性的系統代碼存儲媒介，優點是指令協議簡單、信號引腳少、體積小，符合這些新的電子設備對體積的要求。
可以看到現在SPI NOR Flash的應用領域非常廣泛，成百上千種應用，每一個新興的電子設備裡面，都是用數碼設備，都需要有一顆Flash來存儲代碼，就是這一顆小小的代碼，兆易創新去年出貨量大概達到了20億顆，而且只是一年的時間。如果累計來看，我們在八九年的時間裡累計出貨量超過了100億顆！全球有一百億顆電子設備都是靠著兆易創新的Flash來存儲其啟動代碼。
再給大家回顧一下SPI接口，SPI接口的發明在80年代，這個商業用途始於2000年前後，那時大概有一個產品，2000年的時候，頻率大概跑到20Mhz，數據吞吐率2.5MB/s，所以它是一個單通道，數據只能往外送，每八個時鐘才能讀出一個data，可想而知數據吞吐量非常低，如果用交通工具來比喻那就是牛車。
到2004年，單通道已經滿足不了市場需求了，我們作為SPI領域的研發人員，希望加大數據吞吐量，從一根數據線變成兩根數據線，而且把頻率也加高到50MHz，這時能達到12.5MB。不過以現在的標準看頂多也就是電單車的水平。
這張圖在座的很多工程師應該非常熟悉，這就是一個標準的四通道SPI接口，可以看到四根紅線，四個數據通道，底下寫了2009年104MHz，這就是十年前SPI行業達到的標準，直到十年後的今天，還有很多設計工程師，在用這個標準來進行他們的SPI的應用。這個時候數據吞吐量可以看到達到52MB/s，這時候兩個時鐘，通過四口可以得到一個數據data，所以這個時候基本上已經從兩輪變到四輪了，開始開汽車了。
後來在四口的基礎上又進行了一些改進，在這邊有DDR的概念，在四口的基礎上又加入了一個DTR的概念，在上升和下降沿都可以採集數據，這樣的話數據吞吐量可以達到80MB/s，這大概是從2015、2016年開始逐漸實現的。當然它還是一部汽車，只是比剛才那輛會跑得更快一些。
這張圖大家一目瞭然，從剛才的四個IO變到了八個IO，而且它也是DTR，頻率一下子跳到了200MHz，數據吞吐率達到了400MB/s，這就是我剛才提到的2018年通過的新規範。這時已經不是汽車了，而是屬於SPI裡面戰鬥機的級別了。這是前幾代產品一個非常革命性的改革。
但這時可能在座的工程師同事又有些問題了：我已經習慣開車了，還沒有飛行員的駕照怎麼辦？我說你可以去學，但是學這個飛行執照還是需要一些時間。基於這種考量，在今年我們基於四口的通道協議把頻率加到了200MHz，這時數據吞吐量達到200MB/s。我們基本上認為這個產品定義是屬於賽車的級別，是為了照顧一些老司機懷舊的情緒，也是為了他們更容易上手。所以你可能暫時不需要去考飛行員執照，如果你會開車，至少還可以馳騁在賽場上。
自80年代發明SPI這個協議，經過了大概四五代到第六代產品，基本上是這樣一個順序：數據吞吐量從最初的2.5MB發展到今天的200或400MB，我們這樣做的目的是什麼？因為有客戶的需求，有市場上系統的要求，要求我們把這個數據吞吐量加到這麼快。這幾個交通工具暫時先用到這兒，飛行員執照你可以慢慢考，當然考上了最好，你的系統如果能夠用到八口，能夠用到200MHz，就可以最大程度上發揮Flash的讀取性能。
在應用端如何讓新的SPI Flash使你的應用能夠受益呢？今天我主要從車載、AI和IoT熱點應用來講。前面幾位專家也從不同的芯片行業闡述了對應用領域的一些需求的分析，我覺得大家分析得基本上都有些相同點，不管是AI、5G或是車載、IoT，都希望產品性能越來越好、越來越快，這其實跟人的本質有關係，我們用什麼東西總希望它反應越快越好。
這是一個很新的車，可以看到這是超大的顯示屏，為什麼把這個顯示屏拿出來？因為它直接涉及到我們SPI NOR Flash的應用。設想一下，如果用前一代的104MHz四口來存儲所有顯示屏的數據，把顯示屏裡面的數據從Flash裡面讀出來，需要超過五秒鐘，讓你用五秒鐘時間等待這麼一個畫面，可能你會有點不耐煩。如果用最新的八口協議，用200MHzDTR來讀，不到一秒鐘時間這麼大的屏幕就會點亮，這個速度才能滿足人的需求，誰也不希望按了一下按鈕半天才反應，那就沒有什麼意義了。
再看一下這個框圖，在汽車裡面MCU是核心，會有一個外掛的Flash，Flash是存儲代碼，Flash上線以後要有一個啟動的過程，黃色的箭頭就是要把顯示屏的數據從Flash全部存到DRAM裡面去，然後通過圖形控制器把圖點亮，現在的儀表盤也是分辨率越來越高，有2K甚至4K的顯示屏都在研發當中。這邊就是一個很簡單的Flash的分區，裡面有一大部分是要放圖像的數據。
再直觀地看一下，汽車現在按鈕一按，顯示屏有動畫、有導航，各種各樣的信息都要顯示出來。用前一代產品來做，需要等待超過五秒鐘，用新一代八口的產品來處理就可以達到一個人能接受的速度，非常快的速度，能夠把這個汽車啟動的工作完成。
Flash會和各種應用打交道，今天我們要談到一些AI領域涉及到Flash的應用。同樣的道理，用前一代產品，在調用算法、AI數據庫時，速度會受到限制，只有用了新一代八口的高速率的傳輸，才能夠保證這顆AI芯片真正地動起來，能夠達到一個接近人腦的水平。
這是一些AI方面的框圖，可以看到AI非常複雜，一個MPU的功能圖，其實在AI應用裡面，會經常要調用不同的算法，從你的數據庫裡進行各種的比對。
上午賽靈思的專家也說了，要通過對人、車、物的識別，背後其實就是對一些算法、數據庫的及時調用。所以作為Flash我們會支持它的操作，這樣看它不光是有存儲的系統代碼，同樣也會存儲算法和一個大的數據庫。但這並不需要一上電就把所有的算法或數據庫都加載到系統裡面，在需要的時候才會從flash臨時來調用，所以就要求flash提供一個高的數據吞吐率。
同樣的對比，8口高性能的xSPI能讓系統響應非常迅速，真正實現AI功能。
下面講一下IoT這個應用，早上有一位媒體朋友說好像並沒有發展起來。
2016、2017年時，突然一下全球性缺貨，為什麼呢？我們覺得IoT是主要的原因，因為它太分散，每一家出貨量都不是很大，但大家都在做，有各種各樣的IoT應用，累計起來量非常地大，我們可能無法預測到每一家對IoT應用的理解，也不可能覆蓋到每一個IoT的客戶。昨天大家朋友圈裡都在傳黑洞的照片，我這張圖還沒有用到那張照片，但也想用一個黑洞的概念，IoT這些設備如果反應得慢，有任何的遲緩，都會被吸到這個黑洞裡面，實際上IoT就等於是癱瘓了。當然也是藉助於我們新一代產品，高性能flash的數據吞吐率，才能保證每個終端設備的及時響應，才能保證欣欣向榮的生態系統。
IoT的系框圖跟前兩個框圖不太一樣，你看到有Flash、有DRAM，但DRAM是用虛線畫的，另外SoC和Sensor是必不可少的部分，DRAM為什麼畫成虛線呢？
因為DRAM，IoT應用受到系統成本的約束非常大，因為它非常多、非常小，不希望把DRAM作為一個負擔，所以這時主芯片會從flash裡直接調用系統代碼，直接進行本地執行，
這就是一個XiP的概念，就是把flash裡面存儲的系統代碼按指令把它讀到指定的Cache裡面去執行。這樣，在flash這個分區裡的系統代碼部分，就可以看到它有不同的指令，在不同的地址，是可以支持隨機讀取指令的器件。
再對比一下xSPI，用傳統的四通道器件來做的話，在正常的時間內，需要從Flash裡面讀第一個指令，綠色這段時間是SOC要執行這個指令，同樣的第二條指令要花藍色的這段時間來讀，綠色的時間是執行，如果用了八口的新一代的高速Flash，你可以看到在同樣的時間之內，原來兩次執行指令變成了三次執行指令，藍色部分雖然同樣是讀32Byte可以讀三次，因為它的時間非常短，所以新一代產品可以幫助IoT的本地代碼執行，更高效地提高SoC的運行效率，這樣IoT器件反應非常快，還有穿戴式的產品，同樣也會得到很多好處。
前幾天我有一個北京的同事新戴了一個運動型手錶，他說按一下按鈕過了足足十秒鐘，屏幕上才會有一些變化，才會顯示一些新的功能。我說，這裡面肯定沒有一個好的Xip，因為SoC一直在等Flash裡的數據，把這些指令傳到SoC裡面，SoC再往下跑，這樣一步步非常慢。
剛才從三個應用層面講了一下我們新產品帶來的一些好處。最後是數據吞吐量的比較，當然也是根據我們不同的產品系列，最高能達到400MB/s或者200MB/s
今天我想關於SPI NOR Flash主要講產品性能，除了產品性能還有什麼其它方面呢？我在這裡留了幾個填空題，如果大家感興趣的話，可以去想一想，Flash產品還有什麼發展前途，還有什麼新的一些發展的趨勢，基本上都在這張圖裡可以概括了。針對六個大的市場應用方向，不同的產品定義方向又是什麼，這個也是一個值得深思的命題。
希望以後有機會再和大家一起交流另外五個話題，還是有很多可以和大家交流。謝謝大家
後記：筆者本想著對兆易創新的分享內容進行二次編輯和提取，但又發現演講本身已經講的很深入淺出了，所以，索性直接把速記發出來，供大家交流。
閱讀更多 我愛存儲網 的文章
