許多物聯網應用程序-包括互聯汽車，工廠自動化，智慧城市，互聯健康和可穿戴設備-都需要非易失性存儲器來存儲數據和代碼。傳統上，嵌入式應用程序為此目的使用了外部閃存。

但是，隨著現代半導體技術向更小尺寸發展，在規模和成本方面面臨挑戰，將閃存嵌入主機SoC變得越來越困難。因此，未來的MCU或SoC設計的目標是系統級封裝（SiP）或外部閃存的使用。由于其外形尺寸小，嚴格的成本約束以及低功耗相關要求，因此這種趨勢無法滿足可穿戴設備等物聯網應用的需求。

為了解決這些問題，閃存制造商正在開發可優化尺寸和功耗的架構。同時，他們正在引入重要的新功能，以支持更大的耐用性，可靠性，安全性和安全性。

內存大小

傳統和當前的可穿戴設備需要低密度的NOR閃存解決方案來存儲代碼，但是隨著應用程序變得越來越復雜并且需要記錄更多的數據，它們需要的密度也將越來越高。新的單元架構可實現更大的存儲容量。例如，MirrorBit技術可以在每個單元中存儲兩位，并支持密度高達4 Gb的產品。與傳統的浮柵NOR閃存架構相比，這種密度的增加使芯片尺寸減小了20％至30％。較小的裸片尺寸還增加了外部存儲器的包裝靈活性。對于SiP解決方案或具有晶圓級芯片規模封裝（WLCSP）的外部非易失性存儲器，較小的裸片尺寸是合適的選擇。

為了支持對更大內存陣列的訪問速度，需要一個高速接口。例如，賽普拉斯的Semper NOR閃存具有以102 MB / s的速度運行的Quad SPI協議和以400 MB / s的速度運行的xSPI協議。高速接口對于高性能物聯網應用以及需要即時啟動功能和NOR閃存中的就地執行（XiP）的應用都是必需的。

除了更大的內存大小以外，新架構也更加靈活。代碼，數據和數據記錄分別具有不同的存儲要求。利用允許開發人員配置扇區大小并提供連續尋址方案的靈活扇區架構，可以以與存儲在其中的代碼或數據最匹配的方式對內存進行分段。

直接執行（XiP）

隨著物聯網設備不斷擴展到更多種類的應用程序和操作環境中，對安全性的要求也越來越嚴格。存儲代碼的內存需要允許系統從內存啟動，記錄傳感器數據并執行XiP功能。使用傳統的NOR閃存架構不容易實現這些功能。

考慮具有應用處理器的典型物聯網應用，該應用處理器的內部RAM連接到外部NOR閃存。這些應用程序通常將應用程序代碼和數據存儲在NOR閃存中，并在加電時將所有內容從NOR閃存下載到內部RAM。此用例稱為“存儲和下載”（SnD），如圖2所示。應用處理器的內部RAM密度限制了IoT系統的性能改進，例如更快的無線更新，改進的顯示性能，增強的網絡連接吞吐量，改進的音頻性能，通過SPI / UART的傳感器融合以及算術運算。由于內部RAM密度有限，因此此類改進需要更改BOM。

處理器如何在加電時從NOR閃存復制數據并直接從NOR閃存使用XiP執行代碼。通過這種方法，處理器可以使用更多內部RAM來改善應用程序。因此，使用由NOR Flash啟用的XiP可以改進IoT應用程序，而不會影響性能。

通常，僅由于耐久性和可靠性問題，NOR閃存才用于隨機快速讀取目的。所有閃存在大量的編程/擦除周期中會遭受物理性能下降，最終可能導致設備故障。一些物聯網應用需要閃存設備的高耐久性和高保留率；較低的數據保留或耐久性可能會影響系統功能。

存儲器制造商正在研究提高耐用性的新架構，以便應用程序現在可以使用NOR閃存執行數據記錄。例如，賽普拉斯Semper Flash中的EnduraFlex體系結構通過將Flash設備劃分為多個分區來優化系統設計。每個分區都可以獨立配置，以實現高耐用性或長期保留。對于頻繁的數據寫入，與典型的NOR閃存設備中的100，000個周期相比，分區可以配置為提供多達256萬個編程/擦除周期。同樣，數據保留最長也可以提高25年。

安全保障

必須在安全性（即通過防止數據損壞的可靠操作）和安全性（即保護數據免受黑客攻擊）方面保護代碼和敏感的用戶數據（例如帶有醫用可穿戴設備）。為了實現這一目標，存儲器變得越來越智能，并且集成了諸如嵌入式Arm Cortex-M0 CPU之類的處理器，以處理片上與安全性和安全性相關的復雜嵌入式算法。這樣可以提高可靠性，同時有助于改善設備性能，全性和安全性。

借助集成處理器，NOR Flash還能夠支持提供端到端數據完整性和保護的各種功能和診斷。NOR Flash支持傳統的高級扇區保護（ASP）方案以及1 KB一次性可編程（OTP）區域，但是這些功能不足以用于某些IoT或可穿戴應用程序。先進的NOR閃存可實現其他端到端安全解決方案，包括云到閃存安全性，安全的無線空中固件（FOTA）更新以及安全的寫保護。

功率效率是可穿戴設備的另一個重要考慮因素。可穿戴設備傾向于在很短的時間內使用NOR閃存設備的有功功率。在其他所有時間，NOR閃存設備均處于待機或深度掉電模式。另外，大多數可穿戴設備都依靠電池供電。這需要NOR閃存設備具有低待機電流和低功耗電流。如今的NOR閃存可支持6.5 μA的低待機電流和1 μA的深度掉電電流。

即使可穿戴設備傾向于在室溫下運行，但某些物聯網應用仍需要能夠在極端溫度下可靠運行。對于這些應用，提供了可處理-55°C至+ 125°C環境溫度的工業存儲器。

結論

可穿戴設備是未來物聯網市場增長的重要組成部分，其要求范圍從尺寸，功耗和成本到安全性。隨著諸如集成處理器之類的NOR Flash技術的進步，這些存儲器可以在存儲中提供更大的密度，更低的功耗，更高的安全性和更高的性能。
責任編輯：tzh