随着汽车与工业应用变得更加智慧化、多元化与连网化,对于更高效能、安全可靠以及创新内存与储存解决方案的需求也日益提高,特别是在汽车产业以及工业革命的发源地——欧洲。

欧洲不仅持续引领在汽车和工业电子等产业的快速发展,近来并致力于推动前瞻技术和产品创新的研发。根据市场研究机构PwC预估,到2030年,欧洲每年新挂牌的汽车数量将增加1/3,达到2,400万辆。另一方面,工业物联网市场也在2018年进入快速发展阶段。着眼于这一庞大的成长商机,欧洲汽车与工业生态系统正持续增加对于生产制造、智能工厂以及开发能力的投资,并积极以创新的技术或思维投入研发。

为了协助欧洲中小企业激发更多新兴应用与产品研发,全球半导体储存解决方案领导厂商华邦电子(Winbond Electronics)将在本周于德国举行的2018年慕尼黑电子展(electronica 2018)展示旗下一系列创新的闪存(Flash)解决方案,包括高性能串行式(Serial) NAND Flash、SpiStack™ Flash、1.2V Serial NOR Flash以及安全认证内存等产品组合,直接接触市场主力的中小型客户,为欧洲汽车与工业市场注入新设计思考,并进一步拓展欧洲市场。

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华邦创新Flash系列解决方案亮相electronica 2018

高效能Serial NAND布局汽车市场

因应汽车数字仪表板以及自动驾驶车不断要求更高容量的内存,华邦推出高效能Serial NAND Flash (W25N01JW),提供较SPI NOR更高速、更高容量且更高性价比的另一个选择。相较于一般标准型NAND Flash,新的高性能Serial NAND Flash一举将传输速度提高3倍达到83MB/s,并可运用Dual Chip技术提升至166MB/s。

华邦电子闪存产品企划处副处长陈苇霖指出,越来越多的汽车电子与高速运算不断提高对于内存容量的需求,而在当今普遍使用的车用NOR Flash提高容量时,其价格也将以倍数成长,从而对于汽车制造商带来了挑战。

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华邦电子闪存产品企划处副处长陈苇霖在electronica 2018介绍最新Flash解决方案

为此,华邦提供SPI NOR Flash之外的另一个选择。传输速度高达83MB/s的全新W25N01JW Serial NAND Flash,可让开机启动速度相当于SPI NOR,因而能满足车用仪表板快速启动和多样化图型显示的需求。此外,在质量和可靠性上也符合严格的车规标准。

陈苇霖说:“这款高性能的Serial NAND Flash质量媲美于NOR Flash,但其内存单元(cell)较NOR Flash更小,使其制造成本也更低得多。”因此,他看好这款以NAND架构提供高质量与高速的Flash存在足够的吸引力让车用显示器领域的客户导入。另一方面,为了琢磨更佳竞争力,客户也会因应不同的市场切割其产品组合,因此预计不久将可看到NOR与NAND Flash共存于车用市场。

1.2V低电压Flash让IoT更省电

随着越来越多的物联网(IoT)设备实现大规模部署与脱机应用,节能正成为一项关键要求,不仅微控制器(MCU)设计的更省电,其外围组件也必须相应地实现更低功耗。为了推动这一波节能发展方向,华邦自去年开始致力于推广1.2V低电压内存市场,携手业界共同为低电压Flash建立完整的生态链。

陈苇霖说,根据华邦解析Flash的功耗分布后发现,95%的功耗都来自操作模式。因此,如何在操作模式下节能才是关键。华邦认为,降低操作功耗的最佳方式就是直接降低操作电压。尽管这种设计想法对于DRAM、NAND Flash并不新鲜,但要落实于NOR Flash则是一项创举也面对挑战,不仅目前还没有人开发这样的产品,在技术上也存在一定限制。

尽管目前采用1.2V NOR Flash产品的参考设计还在萌芽期,但华邦认为低电压架构势在必行。陈苇霖说:“内存的操作电压从过去的3V向1.8V靠拢,预计接下来将继续前进到1.2V的低电压;同样地,NOR也将朝此方向前进。”

陈苇霖进一步解释,华邦的Flash内存采用Floating Gate架构,内部必须维持高电压操作,因此在降低外部电源(VCC)电压时必须能有效地使其从低电压升至高电压,如何从1.2V升压到接近十倍的内部电压将对于设计带来挑战,这必须在设计和工艺上实现突破。

华邦Spi Flash系列低电压串行式Flash降低了待机与省电模式时的电流,可在高频率频率时保持原有的读取电流,用户可透过不同模式下的操作,优化功耗以获得较长的电池续航力。

针对最新的1.2V低电压Flash系列,特别适用于小型、可携式或以电池供电的产品应用。华邦目前已经与几家主流的行动设备供货商洽谈合作,预计在2019年下半年即可看到这一类的产品上市。

NOR与NAND Flash的异构集成

随着先进驾驶辅助系统(ADAS)、数字相机、机器对机器(M2M)与IoT设备等新一代产品日益微型化,在设计越来越轻薄短小的同时,容量也必须增加。此外,为了有效保护极其敏感的程序代码(如开机程序代码),华邦推出专有的SpiStack™技术,能以同质或异质堆栈Flash的封装方式,因应各种储存密度需求提供程序代码或数据储存,同时赋予开发人员更大的设计弹性。

相较于以往在一颗芯片上封装同质堆栈,华邦采用创新的NOR Flash结合NAND Flash的异构集成堆栈,使新的堆栈兼具NOR Flash的可靠度以及NAND更高密度数据储存能力的双重优点,同时还兼容于原本的NOR Flash硬件架构。

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仅需1个SpiStack™组件即可擦写开机程序代码与核心,降低BOM成本

陈苇霖指出,以往客户需要这两种产品组合时,通常必须使用较大的PCB空间或是购买较昂贵的Flash,甚至面临数据管理问题(例如透过软件维护保持NAND Flash的稳定度),而华邦利用SpiStack™的方式克服了NOR与NAND Flash异构集成的难题。

陈苇霖说:“NOR + NAND的异构集成架构进一步提高了容量、稳定度以及实现小型封装,特别适用于具有PCB尺寸考虑的小型设备,以及ADAS前置摄像头与环景摄像头等要求高分辨率影像识别的利基型市场应用。”

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采用华邦SpiStack™的Linux嵌入式系统建置,展示如何连结AI与工厂自动化

安全认证闪存让产品更可靠

为了有效防范物联网时代越来越多新型联机攻击的风险,华邦在此次electronica 2018还将展示安全认证闪存(Authentication flash)解决方案,包括采用W74M安全认证闪存的Wi-Fi、结合东芝(Toshiba)网桥IC和Zuken固件的车用以太网络,以及安全应用等。

陈苇霖解释,华邦W74M安全认证内存是直接在Flash提供硬件认证功能,透过共享相同的「根钥」(Root Key),主控端和内存两边透过公开算法进行认证动作。其最大特点是在W74M具有单向性的计数器,可提供永远不会重复的算法参数,避免遭受rollback攻击。根钥存放在一个一次性写入(OTP)且无法读取的储存空间,以防止被覆写;当Flash与系统端透过稳健的双向认证后,有助于建立后续的加密应用。

“W74M安全认证内存支持多层认证,透过四组根钥可对应到不同层次的主控进行绑定。例如物联网设备上的W74M安全认证内存可分别与主芯片、网络网关绑定不同的根钥,或由云端服务器与终端模块上的Flash进行绑定,进行多层验证。”陈苇霖强调,这种由云端直接对Flash进行加密与认证,跳脱了以往仅由SoC绑定主导的途径,提供了第三方的服务加值供货商创造出私有安全机制的基础。

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以IP相机展示内建4组根钥,可连结至网关进行绑定

每两年举行一次的慕尼黑电子展(electronica)是全球极具影响力与创新性的电子零组件专业展,在今年第28届举办的electronica 2018预计将有50多个国家逾3,000家业者参展,吸引全球电子产业的研发工程师和产品采购人员齐聚于此科技业界盛宴。

因此,华邦电子期望藉由electronica 2018的机会,提高在欧洲的能见度,发掘更多隐身的客户,直接面对采购人员与研发工程师了解客户的需求,并以现有技术拓展新应用,进一步深入欧洲的汽车与工业等领域。

尽管欧洲市场目前并未对华邦带来太多的营收贡献,但中小型客户一直是华邦期望深耕的市场。陈苇霖指出,“目前华邦在SPI Flash业界已经是主力供货商,大型客户都是华邦的合作伙伴,欧洲中小型客户多半具有很强的研发能力,更愿意采纳新技术开发新产品,因此他们重视的是长期的技术支持与产品稳定性,而这正是华邦的优势所在。”