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兆易创新存储事业部资深产品市场总监陈晖在第八届年度中国电子 ICT 媒体论坛暨 2019 产业和技术展望研讨会上以《SPI NOR Flash 如何应对高性能应用领域的趋势和需求》为题为现场嘉宾分享“X 时代”的发展机遇，并重点介绍了兆易创新近年来取得的成果。
陈晖一开场就表明，社会已经进入“X 时代”，“X 时代”寓意追求高性能、高品质的时代。兆易创新的产品也进入了“X 时代”，推出新一代超高速 SPI 接口的规范“xSPI”。
“规范是在 2018 年 8 月由固态技术协会（JEDEC）通过的在 SPI NOR Flash 领域的协议。陈晖强调道，虽然 SPI NOR Flash 发展了很长时间，但还在不停地更新换代，要把产品的性能再次提升上去，所以才会有这样一个由固态技术协会制订的新国际规范，。
SPI 接口的发展历程：从牛车到战斗机
陈晖首先给现场嘉宾简要回顾了 SPI 接口的发展历程。
SPI 接口是美国摩托罗拉公司于 1980 年代中期推出的一种同步串行传输规范，作为串行扩展接口，主要应用在 EEPROM、FLASH、实时时钟、AD 转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。
2000 年前后，SPI 接口开始大规模商用，当时频率约在 20Mhz，数据吞吐率为 2.5MB/s，由于是一个单通道，数据只能往外送，每 8 个时钟周期（CLKs）才能读出 1 个数据，可想而知数据吞吐量非常低。陈晖笑称，如果用交通工具来比喻，那就是牛车。
2004 年，单通道已经满足不了市场需求了，于是单通道变成双通道，每 4 个时钟周期读取 1 个数据，频率达到 50MHz，数据吞吐率 12.5MB/s，较 2000 年时牛市了 5 倍，但以现在的标准看顶多也就是电单车的水平。
2009 年四通道 SPI 接口出现，频率达到 104Mhz，数据吞吐量可以达到 52MB/s，每 2 个时钟周期读取 1 个数据。所以这个时候基本上开始开汽车了。
2016 年开始出现改进的四通道 SPI 接口，在四通道的基础上又加入了一个 DTR（Data Terminal Ready）的概念，在上升和下降沿都可以采集数据，每 1 个时钟周期读取 1 个数据，数据吞吐量可以达到 80MB/s。但改进的汽车终归还是汽车，不过速度有所提升。
最新的“xSPI”已经是八通道了，采用 DTR 方式，频率达到了 200MHz，数据吞吐率达到 400MB/s。这时已经不是汽车了，已经属于飞机级别，而且还是战斗机。
当然，有了战斗机，汽车还是要保留，毕竟战斗机不是谁都可以驾驶，毕竟战斗机的驾驶员的考核难度太高。不过兆易创新还是可以帮你将普通汽车升级到 FI 赛车级别。兆易创新推出基于四通道的 SPI 接口，频率加到了 200MHz，数据吞吐量达到 200MB/s。
总结 SPI 接口发展历程，自 80 年代发明 SPI 接口，在 30 多年的发展，基本情况是：按照客户和市场的多重需求，数据吞吐量从最初的 2.5MB 发展到今天的 200 或 400MB。最终目标就是要最大程度上发挥 SPI NOR Flash 的读取性能
“X 时代”：兆易创新的应对策略
在“X 时代”，兆易创新推出了“xSPI”，但是如何在应用端受益，让我们来听听陈晖的讲解。
陈晖主要从车载、AI 和 IoT 三个方面进行讲述。
首先是车载。
陈晖首先展示了一个硕大的显示屏。未来的汽车的显示屏要显示的信息会越来越多，由于数据庞大，对于从 Flash 里面读取数据的速度会要求越来越快。
在汽车里面 MCU 是核心，会有一个外挂的 Flash，Flash 是存储代码，Flash 上线以后要有一个启动的过程。存储在 SPI Flash 里面的图像数据需要在最短的时间内下载到 DRAM 内，
然后通过图形控制器把图点亮。现在的仪表盘也是分辨率越来越高，有 2K 甚至 4K 的显示屏都在研发当中。这边就是一个很简单的 Flash 的分区，里面有一大部分是要放图像的数据。
驾驶员按钮一按，显示屏有动画、有导航，各种各样的信息都要显示出来。如果四通道 104MHz 的速度来读取所有显示屏要显示的数据，至少需要 5 秒钟。是的，5 秒钟就是 5 个“滴答”的时间，但是对于看画面的你来说，就是非常难熬。如果用最新的“xSPI”八通道协议，用时不到 1 秒钟的时间，硕大的显示屏就会点亮，极大满足需求。
下面来说说 AI。
AI 对运算速度的需求远比汽车要强烈。
在 AI 应用里面，会经常要调用不同的算法，从数据库里进行各种的比对。我们知道，AI 运算需要频繁调用存储于 Flash 内的算法及数据库，提高 Flash 接口的数据吞吐量才能保证 AI 运算的快速、高效。系统启动后，高性能 SPI NOR Flash 能够保证代码、算法以及数据库在最短的时间内完成读取，并在整个使用过程中保持实时响应。
再看看 IoT 应用。
IoT 市场就是一个碎片化市场，太分散，每一个 IoT 玩家出货量都不大，但无数的应用无数和的玩家累计起来量非常地大。
陈晖表示，IoT 应用由于受到系统成本以及设计尺寸的限制，通常会减小或者不 DRAM，主芯片可以直接从 Flash 运行系统代码，不必再把系统代码读到 RAM 中，这也是为何 NOR Flash 被认为是物联网设备代码存储应用的首选的重要原因。借助于兆易创新新一代高性能 SPI NOR Flash 高数据吞吐量，快速调用读取代码、数据与算法，使得每个物联网终端设备及时响应，才能够保证整个生态系统的欣欣向荣。
陈晖强调到，eXecute-In-Place(XIP)是 IoT 系统中常见的 Flash 使用方式，提高 Flash 数据吞吐量可以大幅度缩短固定字节数目的读取时间，减少主芯片等待时间，提高主芯片运行效率。
兆易创新的未来蓝图
兆易创新成立于 2005 年，凭借卓越的创新精神，目前公司已占据了 NOR Flash 全球 8%的市场份额，排名第五。在 SPI NOR Flash，兆易创新全球排名第三。据悉公司累计出货量高达 100 亿颗。
兆易创新从 2014 年开始布局汽车市场，2019 年 3 月宣布 GD25 全系列 SPI NOR Flash 产品已完成 AEC-Q100 认证，是目前唯一的全国产化车规闪存产品，可为汽车前装市场以及需要车规级产品的特定应用提供高性能和高可靠性的闪存解决方案。
做为中国芯的代表，兆易创新立足于中国市场，能够很好的协助本土客户在不同领域更快的开发出更好的产品。公开信息表明，兆易创新丰富的 SPI NOR Flash 产品线提供了从 512Kb 至 1Gb 的系列产品，涵盖了 NOR Flash 市场的全部容量类型，电压涵盖 1.8V、2.5V、3.0V 以及宽电压产品，针对不同应用市场需求分别提供高性能、低功耗、低成本、高可靠性等几个系列，确保在激烈的市场竞争中能够快速调整、快速发展。
兆易创新在耕耘中国市场的同时，也积极和国际大客户积极沟通，了解其需求，共同探讨下一代产品开发，抢夺高性能 SPI NOR Flash 市场先机。
陈晖最后给大家留下填空题，在性能外，Flash 产品还有什么新的发展趋势。笔者认为还有低功耗（Power）、大数据（Data）、平台化（Platform）。
针对六个大的市场应用方向，不同的产品定义方向又是什么，这个也是一个值得深思的命题。
陈晖总结到，展望未来，高性能 SPI NOR Flash 在万物互联的新时代有着无限的可能。
点评
从工艺制程上看，兆易创新 2016 年推出 65nm 制程，目前推进到 55nm 制程，未来可能推进到 45nm 甚至更小制程。从容量上看，2018 年上半年，512MB 容量的高端 NOR Flash 已经成功量产。2018 年，兆易创新 32M 的 NOR Flash 获三星的 Galaxy S9 采用，256M 产品也成功用在地平线自动驾驶芯片。获得国际大厂的认可，可以加速兆易创新在中高端领域的渗透率。
兆易创新在 SLC NAND 领域通过差异化产品切入，主要应用于工业、网络通信、安防及物联网领域，实现局部应用领先。2017 年第二季度推出 38nm 制程，四季度 24nm 制程的产品量产。
兆易创新的 32 位 MCU 产品广泛应用于工业和消费类嵌入式市场。在国产化替代下，公司有望充分受益。
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