移動(dòng)存儲(chǔ)技術(shù)的變遷
出處:維庫電子市場(chǎng)網(wǎng) 發(fā)布于:2023-07-21 14:28:08
在移動(dòng)終端市場(chǎng)對(duì)多媒體功能日益增長的需求推動(dòng)下,隨著手機(jī)的功耗、尺寸、重量和成本不斷降低,以語音為主的第二代移動(dòng)電話技術(shù)已經(jīng)快速進(jìn)化到面向功能的2.5G(以語音/數(shù)據(jù)為主),并開始進(jìn)入語音、視頻、數(shù)據(jù)三網(wǎng)合一的智能手機(jī)和3G時(shí)代。
推進(jìn)移動(dòng)通信語音、視頻、數(shù)據(jù)三網(wǎng)合一的力量不只來自手機(jī)用戶,還有服務(wù)提供商。為了能夠從激烈的競爭中脫穎而出,服務(wù)提供商不但要集中力量提供語音數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),還要提供高速增長的多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),如娛樂(在線游戲、MP3)和實(shí)時(shí)視頻流以及GPS定位和其它增值服務(wù)。手機(jī)逐漸成為融合各種應(yīng)用的個(gè)人移動(dòng)通信中心。
架構(gòu)變遷
為了滿足移動(dòng)通信對(duì)語音、數(shù)據(jù)、多媒體應(yīng)用的處理能力、功耗、帶寬及安全性的更高要求和挑戰(zhàn),移動(dòng)通信設(shè)備的——數(shù)字基帶處理器——正在從單處理器向雙處理器進(jìn)化,甚至出現(xiàn)了含有多媒體應(yīng)用協(xié)處理器的雙以及進(jìn)一步的多媒體應(yīng)用處理器。
這些先進(jìn)終端的處理能力,結(jié)合3G網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)的通信帶寬,推動(dòng)了諸如數(shù)碼相機(jī)、視頻流、藍(lán)牙、GPS定位、移動(dòng)存儲(chǔ)器等多媒體功能的高速增長,這導(dǎo)致了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)對(duì)固件非易失性存儲(chǔ)器的容量需求出現(xiàn)爆炸性增長。
同時(shí),當(dāng)移動(dòng)通信從2G進(jìn)化到3G時(shí),隨著具備處理多媒體內(nèi)容的話機(jī)問世,固件的復(fù)雜性和應(yīng)用程序的實(shí)時(shí)性被進(jìn)一步提高,Symbian、Linux 和 Microsoft SmartPhone操作系統(tǒng)逐步應(yīng)用于某些先進(jìn)的手機(jī)內(nèi)。
在安全性方面,為了有效地保護(hù)手機(jī)內(nèi)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)、軟件、網(wǎng)絡(luò)算法、參數(shù)、個(gè)人信息,防止這些內(nèi)容被非法復(fù)制、惡意篡改和剽竊,現(xiàn)代通信系統(tǒng)已經(jīng)采取了提高安全性的措施,如密鑰加密和驗(yàn)證。
上述移動(dòng)通信設(shè)備在功能角色上的變化,直接影響了存儲(chǔ)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的變遷。移動(dòng)通信設(shè)備的典型體系結(jié)構(gòu)。
高密度封裝
移動(dòng)通信設(shè)備對(duì)空間十分敏感。在狹小的手機(jī)空間內(nèi)集成如此之多的多媒體功能,迫使設(shè)計(jì)人員在有限的高密度空間內(nèi)連續(xù)插入小形狀因數(shù)的子系統(tǒng)。因此,集成了多種不同的用于不同目的多片封裝(MCP)存儲(chǔ)器在移動(dòng)通信發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。MCP在一個(gè)塑料封裝內(nèi)縱向堆疊大小不同的各類存儲(chǔ)器和非存儲(chǔ)器元器件,是一種單封裝的混合技術(shù)。當(dāng)MCP集成了處理器或數(shù)字信號(hào)處理器,或作為微系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行時(shí),也叫系統(tǒng)封裝(SIP)。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中,空間效率很高的MCP或SIP封裝的元器件,其功耗要比分立的IC低很多。
例如,MCP可能含有存儲(chǔ)XIP嵌入式操作系統(tǒng)的NOR閃存、存儲(chǔ)移動(dòng)多媒體數(shù)據(jù)的NAND閃存和工作存儲(chǔ)器SRAM。目前MCP 或 SIP 技術(shù)能夠容納2片~ 9片IC疊裝。
在移動(dòng)通信設(shè)備上,基于NOR閃存的MCP存儲(chǔ)系統(tǒng)的一個(gè)典型應(yīng)用是數(shù)字基帶芯片組利用高密度存儲(chǔ)容量(256Mb和512Mb)存儲(chǔ)操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù),以及其先進(jìn)的性能(突發(fā)模式讀和多存儲(chǔ)體),在單一封裝內(nèi)增加RAM(PSRAM、LPSDRAM)可以優(yōu)化系統(tǒng)性能,同時(shí)保持與單片閃存大小相同的形狀因數(shù)。
就NAND閃存多片封裝而言,意法半導(dǎo)體(ST)目前提供高達(dá)512Mb的小頁閃存和256Mb的LPSDRAM的多片封裝產(chǎn)品,大頁閃存系列產(chǎn)品將從2005年開始生產(chǎn),ST計(jì)劃密度512Mb ~ 2Gb的產(chǎn)品將采用單片封裝,4Gb到8Gb的產(chǎn)品初將在一個(gè)封裝內(nèi)采用雙晶片和四晶片封裝,同時(shí)還推出內(nèi)置LPSDRAM的多片封裝。ST還提供集成Nomadik多媒體應(yīng)用處理器、NAND閃存和LPSDRAM的系統(tǒng)封裝,以滿足先進(jìn)的功能豐富的手機(jī)和智能電話的市場(chǎng)需求。
閃存創(chuàng)新
隨著多結(jié)構(gòu)的處理性能、3G網(wǎng)絡(luò)的帶寬、固件和操作系統(tǒng)的復(fù)雜性不斷提高,多媒體功能的高速增長,移動(dòng)通信設(shè)備對(duì)存儲(chǔ)容量需求越來越大。這一點(diǎn)落實(shí)到閃存產(chǎn)品上,也就是要求有新的能夠?qū)崿F(xiàn)高密度存儲(chǔ)的器件架構(gòu)出現(xiàn)。
因?yàn)槟軌蛟谕恍酒叽鐑?nèi)集成更多的存儲(chǔ)器,新的閃存單元結(jié)構(gòu)“多電平閃存單元(MLC)”正在移動(dòng)應(yīng)用中快速增長。傳統(tǒng)的閃存單元(單電平單元SLC)只能區(qū)別兩個(gè)分布碼,給邏輯值‘0’ 和 ‘1’編碼;而MLC不同,通過給浮柵施加大量的脈沖信號(hào)來微調(diào)浮柵內(nèi)的電子注入,MLC(當(dāng)前為兩位每單元)能夠識(shí)別四個(gè)分布碼,把 ‘11’, ‘10’, ‘01’, ‘00’ 四個(gè)邏輯值轉(zhuǎn)變成一個(gè)單一晶體管存儲(chǔ)單元。通過給幾個(gè)字并行編程(通過寫緩存)提高吞吐量,解決了單元每位編程時(shí)間增加的問題。
此外,針對(duì)安全性的需要,ST開發(fā)了加密閃存和 Krypto產(chǎn)品系列,利用該產(chǎn)品移動(dòng)通信開發(fā)商可以有效保護(hù)自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)和軟件,防止被非法復(fù)制;網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商可以保護(hù)閃存存儲(chǔ)的算法和參數(shù),防止被惡意修改。ST在128Mb的M29DWxxxFS Krypto產(chǎn)品系列中加入一個(gè)嵌入式64位密鑰加密引擎,使處理器和閃存能夠在編程執(zhí)行或數(shù)據(jù)傳輸過程前及過程中相互驗(yàn)證。如果驗(yàn)證算法沒有正確完成,閃存不會(huì)從存儲(chǔ)陣列中釋放任何數(shù)據(jù)。加密閃存M58LWxxxC系列可以在編程后鎖定部分存儲(chǔ)單元,使存儲(chǔ)數(shù)據(jù)無法修改。一旦編程結(jié)束并鎖保護(hù)后,閃存的功能特性就像一個(gè)基本的ROM。
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