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镁光串行nand flash 聚辰股份研究报告:SPD和汽车EEPROM打开成长空间
发布时间 : 2025-02-24
作者 : 小编
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聚辰股份研究报告:SPD和汽车EEPROM打开成长空间

(报告出品方/作者:华泰证券,张皓怡,黄乐平,陈旭东,陈钰)

聚辰股份:国内EEPROM领军企业

2009 年聚辰股份前身聚辰上海从全球存储公司 ISSI 正式剥离运营,在 ISSI 境内子公司芯 成半导体(上海)EEPROM 技术专利授权的基础上,围绕非易失性存储芯片、音圈马达驱 动芯片及智能卡芯片三大业务发展。2021 年开始,公司 EEPROM 业务触角进一步拓展至 DDR5 内存模组和汽车领域,为公司打开全新增量空间。此外,在音圈马达驱动芯片领域, 公司成功实现从开环式产品至闭环式产品的突破,并积极研发更高难度的 OIS 产品,附加 价值显著提升。上述增量业务共同为公司勾勒出清晰的第二增长曲线。

我们认为公司作为全球领先的 EEPROM 供应商,在手机、液晶面板等传统 EEPROM 市场 已占据较高份额。2022 年由于消费电子需求下行对公司传统业务造成一定影响,但预计 1H23 将逐步进入恢复期。立足传统以外,公司进一步将产品/市场触角拓宽至工业、内存模 组、汽车等领域,第二成长曲线清晰,有望迎来“戴维斯双击”时刻。我们首次覆盖聚辰 股份,给予“买入”评级,目标价 142 元,对应 30 倍 23PE。

区别于市场观点

我们认为 23 年 DDR5 内存或存在跌价可能,但对公司 SPD 毛利率影响可控。为了加 速推广 DDR5 内存模组及消化积压存货,2023 年 DDR5 内存模组价格或将面临较大下行压 力。但在内存模组当中,DRAM 颗粒 BOM 成本占比较高,SPD 价值量占比较低,并非内 存模组厂商降低成本的首要环节,因此我们认为 SPD 降价空间或较为可控,我们预计价格 下跌空间最高 25%。根据渠道调研,当前 SPD 单价近 2 美元,若明年缺芯缓解,且 DDR5 渗透率快速提升,SPD 玩家增加,供需紧张情况有所改善,我们预计 SPD 单价或将下探至 1.5-1.8 美元。但考虑规模效应,单位成本的下降有望部分冲抵降价影响,该产品毛利率仍 将显著高于公司传统 EEPROM 产品。

我们认为 SPD 市场竞争格局变动有限,市场或由三家厂商主导。目前全球仅聚辰和瑞 萨两家厂商具有量产产品,根据 Digitimes 报道,Rambus 近期推出串行检测集线器(SPD Hub)和温度传感器,但距小批量出货时间还有一年,我们认为 Rambus 入局短期对竞争 格局影响有限。存储产业链相对较封闭,SPD 产品需要与三星、美光、海力士等存储厂商 进行测试,澜起、Rambus、瑞萨等厂商具有内存接口芯片及配套芯片完整产品体系,且与 存储厂商合作多年,新进入者较难打开销售渠道。从研发难度和渠道开拓两个角度考虑, 未来全球 SPD 市场预计仍将由聚辰/澜起、瑞萨及 Rambus 主导。

我们看好音圈马达业务未来向高附加值市场拓展。由于音圈马达主要应用于智能手机摄 像头领域,基于智能手机市场持续低迷,市场认为音圈马达业务缺乏亮点与成长性。我们 认为,公司音圈马达业务布局合理,未来具有一定成长性。1)公司是业内少数拥有完整的 开环类产品组合和技术储备的企业之一,开环类产品具有较强竞争力;2)音圈马达驱动芯 片与 EEPROM 已形成协同效应,通过将音圈马达驱动芯片与 EEPROM 产品二合一,能够 减小芯片占用手机摄像头模组面积,提升了产品竞争力;3)闭环/OIS 产品价值量提升效果 明显,公司已与行业领先的智能手机厂商合作进行产品开发,以满足中高端智能手机产品 的市场需求,并于 1H22 取得实质性进展。我们认为,未来公司有望凭借中高端智能手机产 品需求增长及技术优势带来的份额提升实现音圈马达业务的进一步优化。

聚辰股份:国内EEPROM领军企业

脱胎于全球著名存储器公司 ISSI,聚辰股份是全球领先的 EEPROM 芯片设计公司。2009 年聚辰股份前身聚辰上海从全球知名存储公司 ISSI 正式剥离运营,并凭借从 ISSI 境内子公 司芯成半导体(上海)获得的 EEPROM 技术授权专利基础上,不断研发积累,其 EEPROM 产品成功在 2012 年进入三星智能手机的摄像头模组供应链,强大的品牌效应下公司客户拓 展进入加速期。目前公司已形成非易失性存储芯片、音圈马达驱动芯片及智能卡芯片三大 核心业务,其中非易失性存储芯片业务包括传统应用领域 EEPROM、车规级 EEPROM 及 NOR Flash 三大产品线,覆盖智能手机、液晶面板、计算机及周边、汽车电子、物联网等 领域。根据 Web-Feet Research 数据,2019 年公司全球市占率为 9.7%,为全球第三大 EEPROM 产品供应商,在国内 EEPROM 企业中排名第一,已成为国内该产品线最完整、 客户最广泛的供应商。

实际控制人为董事长陈作涛,澜起入股实现产品渠道强强联合。截至三季报末,公司前两 大股东分别为江西和光投资管理有限公司与聚辰半导体(香港)有限公司,分别持股 21.26% 与 8.54%。作为实际控制人,董事长陈作涛通过江西和光间接控制公司 21.26%股份,另通 过武汉珞珈、北京珞珈和北京新越间接控制公司 4.62%、4.62%和 2.81%股份,合计控制 33.31%股份。公司核心团队为半导体行业背景的高管和技术专家,并高度重视核心技术人 员的激励。截至 2021 年底,公司 131 名员工通过登矽全、望矽高、建矽展、发矽腾、积矽 航、固矽优、增矽强以及聚祥香港 8 个员工持股平台,合计持有公司 1393.65 万股,持股 比例为 11.53%。

业务层面,公司与澜起合作研发 SPD EEPROM 产品,同时在股权层面,澜起科技通过澜 起投资持有公司 4.67%股份(截至三季度末),公司与澜起科技在股权及业务层面均具有紧 密联系,双方各自在产品及渠道上具备优势,强强联合有望实现 1+1>2。

EEPROM 贡献主要营收,SPD 产品和汽车级 EEPROM 产品增长强劲。1-9M22 公司实现 营收 7.18 亿元,同比增长 82.89%;归母净利润 2.58 亿元,同比增长 212.82%。根据 22 年业绩预告,公司预计实现归母净利润 3.5-3.8 亿元(yoy:+223%~+251%)。从产品结构 来看,非易失性存储是公司的传统优势业务及主要收入来源,1H22 实现营收 3.8 亿元,占 总营收比例为 86%,智能卡芯片及音圈马达驱动芯片业务 1H22营收分别为 0.33/0.29 亿元, 分别占营收的 7%/6%。公司将在手机摄像头模组 EEPROM 领域积累的成功经验向内存模 组、汽车电子及工业控制等更高附加值的市场拓展,与澜起合作推出 SPD5 EEPROM 及 SPD5+TS EEPROM 产品深度受益于 DDR5 升级趋势。此外,汽车级 EEPROM 产品成功 覆盖国内外上百家知名车企,营收贡献快速提升。

非易失性存储芯片:实现从消费电子向服务器/汽车领域拓展

存储器是重要的集成电路细分领域之一,2021 年全球存储芯片市场规模超过 1500 亿美元。 存储芯片可分为易失性存储芯片(DRAM、SRAM 等)与非易失性存储芯片(EEPROM、 NOR Flash、Nand Flash 等),其中 DRAM 和 Nand Flash 市场规模较大(2021 年分别为 869 亿元和 636 亿元),因此也是三星、海力士、美光等海外存储大厂的重点布局领域。2021 年全球 NOR Flash 市场规模约 31 亿美元,主要供应商为华邦、旺宏、兆易等。由于 EEPROM 市场规模相对较小,并非传统存储大厂的重点关注领域,目前 EEPROM 产品主要海外供应 商包括意法半导体、微芯、安森美等,国内供应商包括聚辰、普冉、复旦微电等。

EEPROM 与 NOR Flash 同为满足中低容量存储需求的非易失性存储器,NOR Flash 更适 合对数据存储量要求较高、程序调用更频繁的应用领域,如蓝牙耳机、AMOLED、TDDI、 安防、智能家居和可穿戴设备等领域,而 EEPROM 更适合存储小规模、需要经常修改的数 据,适合定期更新参数的存储应用场景,适合手机摄像头、汽车电子、智能电表、医疗监 测仪等存储数据修改频繁、耐用性和可靠性要求较高的应用领域。

EEPROM:2022年全球市场规模近11亿美元

内存模组 SPD 和汽车 EEPROM 成为全球 EEPROM 市场未来增长驱动力。EEPROM 下游 应用较为分散,根据赛迪顾问数据,2014-2016 年全球 EEPROM 市场规模稳定在 6 亿美元 左右。2017 年以来,随着智能手机摄像头多摄配置和功能升级,EEPROM 市场重启增长, 与此同时,电表、小家电等领域的智能化发展也对 EEPROM 需求有所拉动,2021 年全球 EEPROM 市场规模为 8.34 亿美元,2018-2021 年 CAGR=5%。未来我们认为 EEPROM 市场的增长动力将主要来自内存模组和汽车领域,其中我们预计内存模组 SPD EEPROM 为增量市场(DDR5 世代要求标配 SPD EEPROM),预计 22/23 年市场规模为 1.9/3.1 亿 美元;全球汽车 EEPROM 22/23 年市场规模为 3/3.5 亿美元,增速分别为 13.87%/16.44%。

EEPROM 竞争格局较为集中,2021 年全球市场 CR3=62%,CR10=95%。1)手机摄像头 模组是 EEPROM 主要应用场景,2018 年手机摄像头 EEPROM 市场 CR3 达到 80%,其中 聚辰股份/意法半导体/安森美份额分别为 42.72%/23.30%/14.29%;2)汽车、工控 EEPROM 市场规模仅次于消费电子市场,由于汽车及工控领域对存储的可靠性及擦写次数的要求较 高,目前仍由意法、安森美、微芯等海外大厂占据主导。国内供应商中聚辰股份在汽车领 域推进相对较快,已推出 A1 等级及以下的车规级 EERPOM 产品,目前与国内外上百家车 厂均已达成合作。

CCM EEPROM:受多摄配置和功能升级拉动,2022 年全球市场规模达到 1.1 亿美元 手机摄像头模组是 EEPROM 主要应用场景,受多摄配置和功能升级拉动。传统 CIS 的内 部存储空间已经无法满足摄像头存储数据量的快速增加,目前除苹果将摄像头存储数据直 接保存在主控芯片中,安卓手机更多采用一个摄像头外挂一颗 EEPROM 的方案来解决数据 存储问题,主要涉及镜头参数、白平衡参数、自动对焦位置信息等手机数据。通常手机后 置摄像头相比前置摄像头对像素要求更高,相应的 EEPROM 存储容量也越大。目前手机端 EEPROM 主力容量在 64/128Kb。

2021 年手机双摄和三摄两种类型手机对应 EEPROM 需求总量比例分别达到 54%和 28%。 2016-2018 年全球智能手机出货量持续下滑,手机摄像头成为手机厂商差异化竞争焦点。 根据赛迪顾问数据,双摄、三摄两类手机对 EEPROM 需求量占所有类型手机对 EEPROM 需求量的比重在 2019 年已经超过一半。2022 年发布的高端机型如 iPhone 14 Pro 以及华 为 Mate50 Pro 多采用后置三摄(主摄+广角+长焦)方案。

手机摄像头 EEPROM 市场规模测算:预计 2022 年全球手机摄像头 EEPROM 市场规模约 7.5 亿元(折合约 1.1 亿美元)。根据 IDC 数据,2022 年苹果单机摄像头模组数量约为 3.65 颗,安卓单机摄像头模组数量约为 3.03 颗(部分 CCM 含两颗摄像头)。我们观察到手机摄 像头存在两个趋势:1)由于冗余较高,部分中高端安卓手机存在减配可能,而低端安卓手 机将逐步普及三摄方案,综合考虑下 24-25 年安卓单机 CCM 平均数量或略有下降;2)传 统 CMOS Sensor 内置的 OTP 存储器已不能满足使用要求,我们预计 2025 年 EEPROM 占比有望提升至 95%。按照 22 年单颗手机摄像头 EEPROM 单价 0.27 元计算,我们认为 2022 年全球手机摄像头 EEPROM 需求量约 27.77 亿颗,对应市场规模约 7.5 亿元。

2018 年聚辰全球手机摄像头 EEPROM 市占率 43%,营收与手机周期呈现较强相关性。作 为智能手机摄像头 EEPROM 产品主力供应商,公司产品自 2012 年起应用于三星智能手机 摄像头模组,根据招股说明书显示,2018 年其市占率排名全球第一(43%)。基于低功耗、 高可靠性的生产技术及多年研发经验,公司已与舜宇、欧菲、丘钛、信利、立景、富士康 等行业领先智能手机摄像头模组厂商形成长期稳定的合作关系,产品应用于三星、华为、 VIVO、OPPO、小米、中兴等多家市场主流手机厂商的消费终端产品中。考虑公司当前份 额已处于较高水平,我们预计公司手机摄像头模组 EEPROM 产品营收或跟随手机周期波动。

同业对比:聚辰 EEPROM 产品性能表现优异,毛利率基本保持稳定。由于手机摄像头主 要采用 I 2C 总线双向数据传送协议,公司的产品多为 I 2C 接口系列 EEPROM。考虑到智能 手机摄像头像素升级以及存储要求提高的趋势,公司积极投入研发,大容量产品占比不断 提升。产品性能方面,公司产品在待机电流、读/写模式工作电流功耗指标上均低于国内外 竞争对手的同容量产品,在低功耗技术方面领先。可靠性方面,产品在耐擦写次数指标的 表现已达全球最领先水平,数据保存时间虽短于个别国外厂商,但也已处于较高水平。

内存模组 SPD:2022 年全球市场规模约 1.9 亿美元,目前仅两家量产供应商。 内存模组 DDR5 世代标配 SPD,形成增量市场。SPD/SPD+TS 系列 EEPROM 产品主要 应用在计算机和服务器内存条中,储存内存模组的工作频率、工作电压、速度、容量、列 地址带宽等参数。在 DDR4 时期,SPD 在 RDIMM/LRDIMM 中并未成为 JEDEC 标准要求 的标配部件,在 SODIMM 中几乎没有应用。进入 DDR5 世代,JEDEC 组织规定服务器 RDIMM 中除了需要配套一颗串行检测芯片(SPD)以外,还需要标配一颗电源管理芯片 (PMIC)以及 2 颗温度传感器(TS)。而 PC 内存模组(UDIMM/SODIMM)中也同样需 要标配一颗 SPD 及一颗 PMIC。

内存模组 SPD 市场规模测算:预计 2022 年全球 DDR5 SPD 市场规模约为 1.9 亿美元。 DDR5 世代,每个服务器及 PC 内存模组中均需标配一颗 SPD。2021 年 10 月英特尔发布 首款支持 DDR5 的第十二代桌面处理器平台 Alder Lake 后,DDR5 在 PC 市场的渗透率开 始逐步提升。服务器侧,尽管截至当前英特尔尚未正式发布支持 DDR5 的服务器处理器平 台,但内存模组厂商有测试、备货等需求,根据内存模组厂商采购情况来看,2022 年对 SPD 产品也有少量拉货。据海力士预计,2023 年服务器 DDR5 渗透率将提升至 20%以上(年 底超过 30%),PC 侧渗透率在 23 年底将超过 30%。

我们站在内存接口及配套芯片厂商角度假设(考虑到供应链时间 DDR5 渗透率通常早于下 游内存模组厂商预期):1)根据过去 DDR4 的渗透节奏,通常每一子代产品在上量后的 12 个月末渗透率可达到 20~30%左右,24 个月末渗透率可达到 50~70%左右。我们推测 2022 年服务器端与 PC 端 DDR5 渗透率分别为 12%/22%;2)22 年单颗 SPD 价格约为 2 美元, 随后由于供需缓解及 Rambus 加入竞争加剧,我们预计价格将逐步下降。预计 2022 年全 球 DDR5 SPD 需求量约为 0.93 亿颗,市场规模达到 1.9 亿美元。

研发是首道门槛,生态是核心壁垒。2022 年仅聚辰、瑞萨有产品量产出货,我们预计当前 聚辰份额过半。在 DDR4 世代,聚辰及 IDT 已有 SPD4 产品,但由于未成为标准,因此出 货量较小。尽管已具备相关产品开发经验,澜起和聚辰在 18 年开始合作研发 SPD5 产品后 (对应的 SPD 数据长度是 SPD4 的两倍),直至 21 年第四季度相关产品才正式量产,SPD 行业具有较高的认证和研发壁垒。存储产业链相对较为封闭,SPD 产品需要与三星、美光、 海力士等存储厂商进行测试,澜起、Rambus、瑞萨等厂商具有内存接口芯片及配套芯片完 整产品体系,且与存储厂合作多年,新进入者较难打开销售渠道。因此,从研发难度和渠 道开拓两个角度考虑,未来全球 SPD 市场预计仍将由澜起/聚辰、瑞萨及 Rambus 占据主 导。

聚辰与澜起合作开发 SPD 产品,在研 TS 有望成为新增量。公司与澜起科技于 2018 年开 启合作,开发 DDR5 内存模组用 SPD 产品,开发费用双方各承担 50%,收益共享。聚辰 负责大部分研发、提供产能进行生产并向其提供带有澜起标识的产品,借助澜起科技渠道 优势进行产品销售。当前澜起/聚辰 SPD5 产品己通过下游主要内存模组厂商的测试认证, 于 4Q21 实现量产,2022 年销量快速提升。此外,公司高精度工业级 TS 产品已在内部测 试的最后阶段,根据 1H22 数据公司预计总投资规模为 1400 万元。

汽车级 EEPROM:汽车电动化/智能化驱动,22 年全球市场规模接近 3 亿美元。智能化+电动化趋势下,传统燃油车向新能源汽车过渡,对应单车 EEPROM 使用量有望从 传统的 15 颗提升至 30 颗。汽车级 EEPROM 产品主要应用在汽车娱乐系统、液晶显示、 ADAS、引擎控制单位、车身控制模组、数字服务及导航等环节。一方面,随着 ADAS、智 能座舱、智能网联等应用普及与自动驾驶级别提升,EEPROM 容量需求持续增加。根据安森美预测,目前每辆车 EEPROM 平均使用量约 15 颗,智能化程度更高的汽车平均使用量 目前可达 20 颗,而新推出的新能源汽车(含纯电动车、插电混合式电动车、燃料电池车) 单车搭载量则更高。

汽车市场 EEPROM 市场规模测算:我们预计 2022 年全球汽车 EEPROM 市场规模约 20 亿元。我们假设:1)22 年传统汽车随智能化水平提升单车搭载 16 颗 EEPROM,新能源 汽车单车搭载 30 颗 EEPROM。未来随着智能化及电动化率提升,单车存储芯片使用量快 速增长;2)参考意法半导体汽车串行级 EEPROM 产品 ASP,预计车规级 EEPROM 均价 为 1.4 元/颗。测算得到 2022 年全球汽车 EEPROM 需求量约 14.49 亿颗,市场规模达到 20.29 亿元(约为 2.98 亿美元)。

汽车 EEPROM 产品性能及稳定性要求较高且车规验证周期较长,目前仍由海外厂商主导, 国产替代空间广阔。汽车级 EEPROM 产品需要具有更可靠的性能、更强的温度适应能力和 抗干扰能力。以温度为例,工业级 EEPROM 工作温度范围是-40℃-85℃,但汽车级 EEPROM 要求承受的温度范围更宽。相较于国内企业,凭借多年的先发优势及国际企业配 套芯片的整体方案优势,海外企业具有明显的技术优势与客源优势。目前市场主要由意法 半导体、安森美、微芯科技等海外厂商占据优势地位,产品覆盖 1K-4MB 全容量并已通过 A1、A0 最高等级车规认证。国内除聚辰与普冉以外大多厂商汽车 EEPROM 产品仍处于送 样、验证阶段,未来国产替代空间广阔。

NOR Flash:延续 EEPROM 客群优势打开新成长空间。 与 EEPROM 相比,NOR Flash 更适合擦写次数与数据可靠性要求不高但对数据存储量要 求较高的应用领域,由于涉及程序应用,主要也用来做程序或者参数的存储。NOR Flash 传统应用以功能手机内存为主,随着 2016 年以来智能手机的普及,也开始用在 AMOLED 手机屏幕、TDDI 触控芯片和 TWS 耳机上。在汽车领域主要用在中控台部分,自动驾驶和 新增地图等大容量数据存储场景催生了 NOR 数量级别的提升。此外,NOR Flash 也用在安 防监控、可穿戴设备、物联网等领域。

2022 年全球 NOR Flash 市场规模约 37 亿美元,20 年 CR3=64%。根据 CINNO 的数据, 2017 年全球NOR Flash 市场规模约24.1 亿美元,预计2022年有望增长至37.2 亿美元, 18-22 年 CAGR=7.46%。NOR Flash 市场规模远小于 DRAM 和 NAND Flash,2016 年以 来镁光和赛普拉斯逐步退出中小容量 NOR Flash市场,目前NOR Flash主要供应商为华邦、 旺宏以及兆易,国内普冉、东芯、复旦微、聚辰等厂商 2020 年占比较低。

NOR Flash 传统主要应用 SONOS 和 ETOX 两种工艺,聚辰采用华虹北极星工艺平台同样 具备竞争优势。目前市场上 NOR Flash 主要采用 ETOX 和 SONOS 两种工艺路线,ETOX 工艺具备高可靠性和稳定性优势,与 SONOS相比在较大容量产品上具备显著的成本优势, 国内代表企业为兆易创新;SONOS 工艺功耗低,性价比高,更加适用于小容量产品,国内 代表企业为普冉股份。公司 NOR Flash 主要采用华虹宏力自主研发的北极星工艺,相比于 ETOX 迭代空间更大,迭代后的性能更优异,非常适合性能要求更高的工控、车载类场景。 此外,该工艺的产品尺寸可以做到和 SONOS 工艺相近,在中低容量产品上也具备较高的 性价比。

聚辰小容量通用产品已送样,关键性能指标达业界领先水平。根据公司公告,相较于市场 同类产品,公司研发的 NOR Flash 产品具有更可靠的性能和更强的温度适应能力,耐擦 写次数从市场主流的 10 万次提升到 20 万次以上,数据保存时间从市场主流的 20 年提 升至超过 50 年,适应的温度范围达-40℃-125℃,并在功耗、数据传输速度、ESD 及 LU 等关键性能指标方面达到业界领先水平。公司产品已于 1H22 实现向部分应用市场和客户群 体批量供货,未来在 NOR Flash 领域将逐步实现份额突破。

延续 EEPROM 客群优势,随产能释放有望迎来增长期。2021 年公司 NOR Flash 产品的市 场拓展未达预期效果,主要是受限于供应商产能供给不足。根据公司公告,公司 NOR Flash 业务从中低容量、低功耗产品起步,未来计划进一步开发更高容量的 NOR Flash 产品, 完善在 NOR Flash 领域的产品布局。我们认为,随供应商产能恢复,依托于公司在 EEPROM 领域的深厚客群与领先技术,公司 NOR Flash 产品市场份额有望进一步提升。

音圈马达驱动芯片:2022年全球市场规模2.5亿美元

音圈马达是摄像头模组内用于推动镜头移动进行自动聚焦的装置,音圈马达驱动芯片则用 于驱动/控制音圈马达来实现自动聚焦功能,主要应用于智能手机摄像头领域,包括开环式 音圈马达驱动芯片、闭环式音圈马达驱动芯片和 OIS 光学防抖音圈马达驱动芯片。开环式 马达主要应用于中低端手机的主摄以及多摄手机副摄。闭环式马达和 OIS 光学防抖马达主 要应用于高端手机的主摄。开环式、闭环式、OIS 三种马达分别应用于不同价位的手机, 三种技术路线并存发展。 根据沙利文数据,2018 年全球音圈马达驱动芯片市场规模约 1.43 亿美元,2023 年有望增 长至 2.73 亿美元,19-23 年 CAGR=13.81%。根据新思界产业研究中心数据,2019 年 VCM 马达市场上,普通的 VCM 马达(开环)占比达到 80%,闭环马达占比 6%,OIS 因成本高 昂,当时仅占 3%,而其他类型的马达则共同占据了 11%的市场。

音圈马达驱动芯片龙头仍集中在韩国、日本、美国,国内厂商仍处于起步阶段。在开环式 音圈马达驱动芯片领域,主要厂商包括韩国动运、纪斯科技和罗姆半导体,韩国动运拥有 较大的竞争优势;生产闭环式和光学防抖(OIS)音圈马达驱动芯片的厂商相对较少,主要 包括罗姆半导体、旭化成、安森美半导体等,国内艾为电子具有闭环与光学防抖音圈马达 芯片产品。聚辰股份开环式音圈马达芯片已导入国内头部智能手机厂商供应链,闭环式和 光学防抖音圈马达驱动芯片产品正在研发当中。

聚辰股份:与存储业务协同,突破闭环/OIS高端品类

聚辰音圈马达驱动芯片与 EEPROM 协同,从开环式向闭环/OIS 拓展打开中长期空间。目 前,公司是业内少数拥有完整的开环类产品组合和技术储备的企业之一,来自开环类音圈 马达驱动芯片的产品收入为公司音圈马达驱动芯片业务的主要收入来源。同时,公司基于 在 EEPROM 领域的技术优势,将音圈马达驱动芯片与 EEPROM 产品二合一,能够减小芯 片占用手机摄像头模组面积,提升了产品竞争力。在整体控制性能更佳的闭环及光学防抖 (OIS)音圈马达驱动芯片产品领域,公司已与行业领先的智能手机厂商合作进行产品开发, 以满足中高端智能手机产品的市场需求,并于 2022 年上半年内取得了实质性进展,公司预 计 2023 年有望推出市场,满足中高端智能手机摄像头需求

2023 年公司音圈马达驱动芯片营收有望恢复增长。2020 年由于技术和市场积累从量变到 质变,叠加智能手机出货量的快速提升,公司音圈马达驱动芯片销量同比增长 280%,营收 0.47 亿元,同比增长 288%。21 年受疫情及宏观经济环境影响,全球智能手机销量表现平 淡,但公司音圈马达驱动芯片业务营收仍保持同比 10%增长。1H22 全球智能手机需求大幅 降温,该业务营收同比下滑 12.60%。展望 2023 年,手机需求或小幅回暖,公司闭环类产 品即将推出市场,高价值量产品占比不断提升。

智能卡芯片:稳增长行业,核心市场已初步完成国产替代

数字化转型驱动智能卡芯片市场规模保持中个位数增长。智能卡芯片是指粘贴或镶嵌于 CPU 卡、逻辑加密卡、RFID 标签等各类智能卡(又称 IC 卡)中的芯片产品,内部包含了 微处理器、输入/输出设备接口及存储器(如 EEPROM),可提供数据的运算、访问控制及 存储功能。智能卡芯片主要应用于电信卡、银行卡、身份证、公交卡、门禁卡等,其中根 据 Wind 数据显示 2019 年电信领域应用占整个市场的 50%以上。行业经过多年发展已进入 成熟阶段,受益于数字化转型和迭代更新周期到来,如社保卡进入第一、二代更换周期, 以及金融 IC 芯片卡替换磁条卡等趋势,近几年来市场规模保持低个位数增长。根据 Frost & Sullivan 数据,预计 2023 年中国智能卡芯片市场规模约 130 亿元,2020-2023 年复合增速 为 6.75%。

过去几年已基本完成国产替代,国内厂商在下游领域各有优势。根据 IHS 数据,2016 年头 部三家(英飞凌、恩智浦、三星)占据全球 65%的市场份额,行业集中度较高。但随着国 内企业在 17-19 年期间通过低价竞争逐步实现智能卡的国产替代,目前外资在我国智能卡 市场占比较低。我国智能卡芯片市场竞争格局较为分散, 根据聚辰公告 2020 年 CR3=29.2%。国内主要供应商为紫光国微、中电华大、复旦微电、国民技术和聚辰股份, 上述厂商智能卡芯片收入规模普遍较小,且往往互相存在部分产线的直接竞争。

聚辰股份:加大非接触式CPU卡芯片及高频RFID芯片布局

立足 EEPROM 优势打造专用智能卡芯片,加大研发高频 RFID 芯片布局物联网市场。公司 的智能卡芯片产品是将 EEPROM 技术与下游特定应用相结合的一类专用芯片,与其他厂商 同类产品相比更保证了逻辑卡芯片的可靠性和数据保存时间,非接触 CPU 卡的工作距离以 及全产品线的生命周期。从品类角度,公司智能卡主要包括 CPU 卡系列、逻辑卡系列、高 频 RFID 系列、NFC Tag 系列和 Reader 系列等,用于公共交通、公共事业、校园一卡通、 身份识别、智能终端等领域。相较于紫光同芯(原同方微电子)、中电华大、复旦微电等在 金融卡、社保卡等占有先发优势,公司作为住建部城市一卡通专有芯片供应商之一,智能 卡下游市场更偏公共出行及基建类。

此外,据 2022 年上半年公司募集资金使用情况说明, 混合信号类芯片产品技术升级和产业化项目如期进展,预计 2022 年可达使用状态,带来智 能卡业务新增长动力。产品研发方面,公司积极研发新一代非接触逻辑加密卡芯片、RFID 标签芯片及超高频 RFID 标签芯片产品,新一代芯片在功耗、性价比、可靠性、面积等方面 均有提升,相比高频 RFID 芯片的 13.56HMz,超高频 RFID 标签芯片频段提升为 860MHz-960MHz,进一步拓宽了智能卡芯片产品的成长空间。

把握智能卡迭代周期,后续随着新品拓展,营收有望稳步增长。根据 IHS 数据显示,2020 年聚辰在中国智能卡芯片市场市占率为 0.3%。2020 年由于国内外疫情下游需求紧缩,且 公司产品更大比例服务国外客户,公司 2020 年智能卡芯片出货量同比下降 31%。21 年以 来随着海外疫情管控逐步放开及国内智能卡需求的复苏,公司 2021 年智能卡芯片销量在 21 年同比提升 35%,同时缺货涨价趋势下公司 21 年 ASP 提升 35%,两因素催化下公司 21 年智能卡芯片业务营收同比增长 82%至 6500 万元,毛利率恢复到 48%。我们认为随着 公司围绕物联网等场景持续拓展新品,未来营收有望稳步增长。

财务分析

利润表:营收快速增长,毛利率创历史新高

营业收入与净利润:2017-2021 年公司营业收入从 3.44 亿元增长至 5.44 亿元,CAGR 达 到 12.14%。2020 年公司实现营业收入 4.94 亿元,同比下降 3.80%,主要受全球智能手机 需求下行影响。2022 年随着内存模组 SPD、汽车级 EEPROM 等新品开始放量,1-9M22 公司实现营业收入 7.18 亿元,同比增长 82.89%。

SPD 和汽车级 EEPROM 快速起量,归母净利润逐季攀升。2017-2021 年公司归母净利润 分别为 0.25/0.76/0.95/1.63/1.08 亿元,扣非归母净利润分别为 0.66/0.95/0.98/0.60/0.85 亿 元。根据 22 年业绩预告,公司预计实现归母净利润 3.5-3.8 亿元(yoy:+223%~+251%)。 2021 年净利润下滑主要受两方面因素影响,一方面持有的中芯国际 IPO 战略配售股份公允 价值变动减少了年度收益,另一方面公司于 2021 年加强研发投入,研发费用同比增长 42.98%。今年以来公司与澜起科技合作推出的 SPD EEPROM 产品及汽车级 EEPROM 产 品不断放量,其中 3Q22 实现归母净利润 1.10 亿元,同比增长 552.80%,扣非归母净利润 1.29 亿元,同比增长 394.12%。

高附加值产品销售占比提升显著拉升公司毛利率水平。2017-2021 年公司毛利率分别为 48.53%/45.87%/40.78%/33.72%/38.78% 。同期国内可比公司毛利率(均值)为 41.41%/42.02%/39.33%/39.55%/44.82%。公司综合毛利率在 2017-2020 年呈下降趋势, 主要由于行业下游新品不断涌现,竞争加剧,客户调整解决方案致使价格较高的 256kbit EEPROM 产品占比下降。此外产能较为紧张也导致上游代工成本增长。2021 年行业需求 逐渐恢复,代工产能有所扩充,加之公司上调部分产品价格,毛利率有所回升。2022 年随 工控、汽车、SPD EEPROM 等高附加值市场销售占比提升,叠加产品价格体系调整等因素 的综合影响,公司毛利率进一步提升。

公司的主要产品中,非易失性存储芯片贡献主要营收,2021 年营收 4.25 亿元,营收占比达 78%,随公司积极开拓 DDR5 内存模组、汽车电子、工业控制等领域,智能手机摄像头 EEPROM 营收占非易失性存储芯片业务营收比重逐步下滑,同时产品结构变化也拉动公司 非易失性存储芯片业务毛利率提升。音圈马达驱动芯片方面,2017-2021 年相关产品营收 占比低于 10%,毛利率呈下滑趋势,主要由于市场竞争激烈,公司下调部分产品的销售价 格。后续随着价值量更高的闭环/OIS 产品陆续放量,音圈马达驱动芯片业务毛利率有望得 到改善。

四费情况:2018-2021 年公司费用率总体呈下降趋势: 1)销售费用:2018-2021 年,公司销售费用率分别为 6.13%/4.75%/4.10%/4.46%; 2)管理费用:2018-2021 年,公司管理费用率分别为 7.61%/5.67%/4.92%/5.30%; 3)财务费用:2018-2021 年,公司财务费用率分别为-1.94%/-1.03%/0.96%/-0.89%,2021 年财务费用同比下降 201.98%,主要因汇率波动致使公司产生的汇兑损失大幅下降; 4)研发费用:2018-2021 年,公司研发费用分别为 0.63/0.58/0.52/0.74 亿元,研发费用率 分别为 14.67%/11.24%/10.52%/13.66%。2021 年公司研发费用同比增长 42.98%,主要由 于公司加强对现有产品的完善升级以及对新产品的研究开发,2021 年部分应用于 DDR5 内 存模组、汽车电子、工业控制等领域的 EEPROM 产品已顺利量产,为公司进一步拓展市场 空间奠定坚实基础。

资产负债表分析:存货规模持续提升,偿债能力稳定

营运能力:截止 3Q22 公司存货 1.77 亿元,较二季度末增加 0.36 亿元;截止 3Q22 存货周 转天数为 150 天,较二度末增加 22 天,也高于 20/21 年末的存货周转天数(67/90 天), 主要考虑为应对供应链的不确定性以及考虑 2023 年 DDR5 渗透率有望提升进一步拉动 SPD 需求。我们认为随着后续 DDR5 在服务器/PC 的实际应用规模起量后,库存消耗有望 加速。2019-2021 年,公司应收账款周转率不断下降,2021 年为 7.68%,为近四年最小值。 截至 9M22 末公司应收账款达 1.48 亿元,应收账款周转天数为 43 天,较二季度末增加 4 天,但相较于 2021 年的 47 天有所下降,回款情况良好。

资产状况:截至 9M22,公司无长/短期借款,资产负债率为 7.20%,较去年同期有所提升, 主要因应付职工薪酬及应交税费同比大幅提升。公司流动资产占总资产比例较高,2018 年 至今均保持在 85%以上。

现金流量表分析:经营活动现金流逐步改善

22 年来经营性现金流量净额大幅增长。2021 年为应对行业产能波动,公司加大备货,经营 性现金流量净额为 0.56 亿元,较上年同期减少 0.37 亿元;存货由 2021 年 1 季度末的 0.53 亿元增长至 2022 年 3 季度末的 1.77 亿元。2022 年公司营业收入快速增长,经营性现金流 也逐季改善。 2021 年投资活动产生的现金流量净额为 0.88 亿元,由 2020 年的净流出变为净流入,主要 系公司使用暂时闲置资金投资结构性存款和银行理财产品的净额较 20年同期大幅度减少所 致。2021 年筹资活动产生的现金流量净额为-0.55 亿元,2020 年为-0.39 亿元,主要系公 司派发现金红利金额增长所致。截止 22 年三季度末公司投资/筹资活动现金流分别为 -44/-3557 万元。

(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

精选报告来源:【未来智库】「链接」

智能座舱之存储篇第三篇---NAND Flash 一眼就看明白了

上期内容我们重点说了NAND FLASH本身的一些特殊性,比如写之前要进行擦除,而且存在坏块的可能性性,所以很多车厂在评估NAND FLASH的时候,会评估目前容量的冗余量是多少,要保障有足够多的空间去预防坏块的产生后的数据搬移。

这期内容重点说说NAND FLASH的一些操作特性,怎么进行控制和读取的。这期的内容有点硬核,需要有一些专业知识的人进行阅读,科普类的文章咱们下期继续。

NAND FLASH的硬件特性介绍

上图是镁光 NAND FLASH MT29F1G08ABAEAH4的引脚(Pin)所对应的功能,简单翻译如下:

1. I/O0 ~ I/O7:用于输入地址/数据/命令,输出数据

2. CLE:Command Latch Enable,命令锁存使能,在输入命令之前,要先在模式寄存器中,设置CLE使能

3. ALE:Address Latch Enable,地址锁存使能,在输入地址之前,要先在模式寄存器中,设置ALE使能

4. CE#:Chip Enable,芯片使能,在操作Nand Flash之前,要先选中此芯片,才能操作

5. RE#:Read Enable,读使能,在读取数据之前,要先使CE#有效。

6. WE#:Write Enable,写使能,在写取数据之前,要先使WE#有效。

7. WP#:Write Protect,写保护

8. R/B#:Ready/Busy Output,就绪/忙,主要用于在发送完编程/擦除命令后,检测这些操作是否完成,忙,表示编程/擦除操作仍在进行中,就绪表示操作完成.

9. Vcc:Power,电源

10. Vss:Ground,接地

11. N.C:Non-Connection,未定义,未连接。

实际项目的NAND FLASH原理图

上图中我们可以发现有两个地方需要上拉电阻R/B#:、WP#,其他都是CPU同nand flash直接相连接。通过查询flash 的datasheet可以发现,这两个引脚是开漏极输出,需要上拉电阻。

而且可以看到电路设计中WP#引脚一端接上拉电阻,一端通过二极管和0欧姆电阻连接到CPU复位引脚,CPU主芯片平台的复位是低电平复位,WP#引脚是低电平的时候写保护有效,这样做的目的就是,在复位期间,即CPU复位引脚为低电平期间此时WP#引脚也为二极管电压(0.7V)为低电平,为写保护状态,在复位期间,CPU引脚状态不定,容易对flash进行误操作。这样做的目的就是硬件实现在CPU复位期间,flash是写保护状态,不允许写入的。

很多时候掉电产生的擦除数据,导致数据丢失无法开机、无法保存掉电记忆等等问题都可以使用这个方案来对策解决问题。

为何需要ALE和CLE

比如命令锁存使能(Command Latch Enable,CLE)和地址锁存使能(Address Latch Enable,ALE),那是因为,Nand Flash就8个I/O,而且是复用的,也就是,可以传数据,也可以传地址,也可以传命令,为了区分你当前传入的到底是啥,所以,先要用发一个CLE(或ALE)命令,告诉nand Flash的控制器一声,我下面要传的是命令(或地址),这样,里面才能根据传入的内容,进行对应的动作。否则,nand flash内部,怎么知道你传入的是数据,还是地址,还是命令啊,也就无法实现正确的操作了。

Nand Flash只有8个I/O引脚的好处

1. 减少外围引脚:相对于并口(Parellel)的Nor Flash的48或52个引脚来说,的确是大大减小了引脚数目,这样封装后的芯片体积,就小很多。现在芯片在向体积更小,功能更强,功耗更低发展,减小芯片体积,就是很大的优势。同时,减少芯片接口,也意味着使用此芯片的相关的外围电路会更简化,避免了繁琐的硬件连线。

2. 提高系统的可扩展性,因为没有像其他设备一样用物理大小对应的完全数目的addr引脚,在芯片内部换了芯片的大小等的改动,对于用全部的地址addr的引脚,那么就会引起这些引脚数目的增加,比如容量扩大一倍,地址空间/寻址空间扩大一倍,所以,地址线数目/addr引脚数目,就要多加一个,而对于统一用8个I/O的引脚的Nand Flash,由于对外提供的都是统一的8个引脚,内部的芯片大小的变化或者其他的变化,对于外部使用者(比如编写nand flash驱动的人)来说,不需要关心,只是保证新的芯片,还是遵循同样的接口,同样的时序,同样的命令,就可以了。这样就提高了系统的扩展性。

片选无关(CE don’t-care)技术

Nand flash支持一个叫做CE don’t-care的技术,字面意思就是,不关心是否片选,那有人会问了,

如果不片选,那还能对其操作吗?答案就是,这个技术,主要用在当时是不需要选中芯片却还可以继续操作的这些情况:在某些应用,比如录音,音频播放等应用中,外部使用的微秒(us)级的时钟周期,此处假设是比较少的2us,在进行读取一页或者对页编程时,是对Nand Flash操作,这样的串行(Serial Access)访问的周期都是20/30/50ns,都是纳秒(ns)级的,此处假设是50ns,当你已经发了对应的读或写的命令之后,接下来只是需要Nand Flash内部去自己操作,将数据读取除了或写入进去到内部的数据寄存器中而已,此处,如果可以把片选取消,CE#是低电平有效,取消片选就是拉高电平,这样会在下一个外部命令发送过来之前,即微秒量级的时间里面,即2us-50ns≈2us,这段时间的取消片选,可以降低很少的系统功耗,但是多次的操作,就可以在很大程度上降低整体的功耗了。

总结起来简单解释就是:由于某些外部应用的频率比较低,而Nand Flash内部操作速度比较快,所以具体读写操作的大部分时间里面,都是在等待外部命令的输入,同时却选中芯片,产生了多余的功耗,此“不关心片选”技术,就是在Nand Flash的内部的相对快速的操作(读或写)完成之后,就取消片选,以节省系统功耗。待下次外部命令/数据/地址输入来的时候,再选中芯片,即可正常继续操作了。这样,整体上,就可以大大降低系统功耗了。

NAND FLASH 的读操作详细解读

以最简单的read操作为例,解释如何理解时序图,以及将时序图中的要求,转化为代码。解释时序图之前,让我们先要搞清楚,我们要做的事情:那就是,要从nand flash的某个页里面,读取我们要的数据。要实现此功能,会涉及到几部分的知识,至少很容易想到的就是:需要用到哪些命令,怎么发这些命令,怎么计算所需要的地址,怎么读取我们要的数据等等。

就好比你去图书馆借书,想想是一个什么样的流程,首先得告诉馆长你要要借书还是还书、然后把要借书的位置告诉馆长,最后是把图书卡或者借书证件给馆长,此时就耐心等待要借的书籍了。

下面,就一步步的解释,需要做什么,以及如何去做:

1.需要使用何种命令

首先,是要了解,对于读取数据,要用什么命令。

下面是datasheet中的命令集合:

很容易看出,我们要读取数据,要用到Read命令,该命令需要2个周期,第一个周期发0x00,第二个周期发0x30。

2.发送命令前的准备工作以及时序图各个信号的具体含义

知道了用何命令后,再去了解如何发送这些命令。

Nand Flash数据读取操作的时序图

注:此图来自镁光的型号MT29F1G08ABAEAH4:E的nand flash的数据手册(datasheet)。

我们来一起看看,我在图中的特意标注的①边上的红色竖线。

红色竖线所处的时刻,是在发送读操作的第一个周期的命令0x00之前的那一刻。让我们看看,在那一刻,其所穿过好几行都对应什么值,以及进一步理解,为何要那个值。

(1)红色竖线穿过的第一行,是CLE。还记得前面介绍命令所存使能(CLE)那个引脚吧?CLE,将CLE置1,就说明你将要通过I/O复用端口发送进入Nand Flash的,是命令,而不是地址或者其他类型的数据。只有这样将CLE置1,使其有效,才能去通知了内部硬件逻辑,你接下来将收到的是命令,内部硬件逻辑,才会将受到的命令,放到命令寄存器中,才能实现后面正确的操作,否则,不去将CLE置1使其有效,硬件会无所适从,不知道你传入的到底是数据还是命令了。

(2)而第二行,是CE#,那一刻的值是0。这个道理很简单,你既然要向Nand Flash发命令,那么先要选中它,所以,要保证CE#为低电平,使其有效,也就是片选有效。

(3)第三行是WE#,意思是写使能。因为接下来是往nand Flash里面写命令,所以,要使得WE#有效,所以设为低电平。

(4)第四行,是ALE是低电平,而ALE是高电平有效,此时意思就是使其无效。而对应地,前面介绍的,使CLE有效,因为将要数据的是命令,而不是地址。如果在其他某些场合,比如接下来的要输入地址的时候,就要使其有效,而使CLE无效了。

(5)第五行,RE#,此时是高电平,无效。可以看到,知道后面低6阶段,才变成低电平,才有效,因为那时候,要发生读取命令,去读取数据。

(6)第六行,就是我们重点要介绍的,复用的输入输出I/O端口了,此刻,还没有输入数据,接下来,在不同的阶段,会输入或输出不同的数据/地址。

(7)第七行,R/B#,高电平,表示R(Ready)/就绪,因为到了后面的第5阶段,硬件内部,在第四阶段,接受了外界的读取命令后,把该页的数据一点点送到页寄存器中,这段时间,属于系统在忙着干活,属于忙的阶段,所以,R/B#才变成低,表示Busy忙的状态的。

介绍了时刻①的各个信号的值,以及为何是这个值之后,相信,后面的各个时刻,对应的不同信号的各个值,大家就会自己慢慢分析了,也就容易理解具体的操作顺序和原理了。

3.如何计算出,我们要传入的地址

在介绍具体读取数据的详细流程之前,还要做一件事,那就是,先要搞懂我们要访问的地址,以及这些地址,如何分解后,一点点传入进去,使得硬件能识别才行。

此处还是以MT29F1G08ABAEAH4:E为例,此nand flash,一共有1024个块,每个块内有64页,每个页是2K+64 Bytes,假设,我们要访问其中的第1000个块中的第25页中的1208字节处的地址,此时,我们就要先把具体的地址算出来:

物理地址=块大小×块号+页大小×页号+页内地址=1000×128K+2K×25+1208=0x7D0CCB8,接下来,我们就看看,怎么才能把这个实际的物理地址,转化为nand Flash所要求的格式。

在解释地址组成之前,先要来看看其datasheet中关于地址周期的介绍:

图 Nand Flash的地址周期组成

结合时序图的2,3阶段,我们可以看出,此nand flash地址周期共有4个,2个列(Column)周期,2个行(Row)周期。

而对于对应的,我们可以看出,实际上,列地址CA0~CA10,就是页内地址,11位地址范围是从0到2047,即2K,而多出的A11,理论上可以表示2048~4095,但是实际上,上述规格书中说明当CA11为1时,CA【10:6】都必须为0,所以我们最多也只用到了2048~2112,用于表示页内的oob区域,其大小是64字节。

PA0~PA5,称作页号,页的号码,可以定位到具体是哪一个页。由6个位控制,最多寻址64页,符合规格书中的一块有64页。

而其中,BA6~BA15,表示对应的块号,即属于哪个块,有10个位控制,寻址范围为1024个块。

// 可见:地址的传输顺序是是 页内地址,页号,块号。从小到大。

简单解释完了地址组成,那么就很容易分析上面例子中的地址了:

0x7D0CCB8 = 0111 1101 0000 1100 0000 1100 1011 1000,分别分配到4个地址周期就是:

1st 周期,CA7~CA0 :1011 1000 = 0x B8

2nd周期,CA11~CA8 :0000 1100 = 0x 0C

3rd周期,BA7~PA0 :0000 1100 = 0x 0C

4th周期,A27~A20 :0111 1101 = 0x 7D

注意,上图图中对应的,*L,意思是低电平,由于未用到那些位,datasheet中强制要求设为0,所以,才有上面的2nd周期中的高4位是0000.。因此,接下来要介绍的,我们要访问第1000个块中的第25页中的1208字节处的话,所要传入的地址就是分4个周期,分别传入2个列地址的:0xB8,0x0C,然后再传2个行地址的:0x0C,0x7D,这样硬件才能识别。

4.读操作过程的解释

准备工作终于完了,下面就可以开始解释说明,对于读操作的,上面图中标出来的,1-6个阶段,具体是什么含义。

(1) 操作准备阶段:此处是读(Read)操作,所以,先发一个图5中读命令的第一个阶段的0x00,表示,让硬件先准备一下,接下来的操作是读。

(2) 发送两个周期的列地址。也就是页内地址,表示,我要从一个页的什么位置开始读取数据。

(3) 接下来再传入三个行地址。对应的也就是页号。

(4) 然后再发一个读操作的第二个周期的命令0x30。接下来,就是硬件内部自己的事情了。

(5)Nand Flash内部硬件逻辑,负责去按照你的要求,根据传入的地址,找到哪个块中的哪个页,然后把整个这一页的数据,都一点点搬运到页缓存中去。而在此期间,你所能做的事,也就只需要去读取状态寄存器,看看对应的位的值,也就是R/B#那一位,是1还是0,0的话,就表示,系统是busy,仍在”忙“(着读取数据),如果是1,就说系统活干完了,忙清了,已经把整个页的数据都搬运到页缓存里去了,你可以接下来读取你要的数据了。

对于这里。估计有人会问了,这一个页一共2048+64字节,如果我传入的页内地址,就像上面给的1028一类的值,只是想读取1028到2011这部分数据,而不是页开始的0地址整个页的数据,那么内部硬件却读取整个页的数据出来,岂不是很浪费吗?答案是,的确很浪费,效率看起来不高,但是实际就是这么做的,而且本身读取整个页的数据,相对时间并不长,而且读出来之后,内部数据指针会定位到你刚才所制定的1208的那个位置。

(6) 接下来,就是“窃取“系统忙了半天之后的劳动成果的时候了,呵呵。通过先去Nand Flash的控制器中的数据寄存器中写入你要读取多少个字节(byte)/字(word),然后就可以去Nand Flash的控制器的FIFO中,一点点读取你要的数据了。

至此,整个Nand Flash的读操作就完成了。

对于其他操作,可以根据上面的分析,一点点自己去看datasheet,根据里面的时序图去分析具体的操作过程,然后对照代码,会更加清楚具体是如何实现的。

NAND FLASH 搭配NOR FLASH的优缺点

常见的应用组合就是,用小容量的Nor Flash存储启动代码,比如uboot,系统启动后,初始化对应的硬件,包括SDRAM等,然后将Nand Flash上的Linux 内核读取到内存中,做好该做的事情后,就跳转到SDRAM中去执行内核了。

这样的好处是由于NAND 本身有坏块的可能性,所以为了保障启动万无一失,很多要求高级安全的产品,标注必须从NOR Flash启动uboot,而且从NOR启动还有一个好处就是启动速度快,NAND Flash的优点是容量大,但是读取速度不快,比不上NOR Flash,比如一些对于开机速度有要求的产品应用,比如车载液晶仪表,这类产品为了快速启动一般都是NOR FLASH+EMMC的配置,当然像赛普拉斯平台直接上hyperflash那就更快了。

NAND Flash的ECC校验简单说明

我们先来说说为什么需要ECC校验这个事情,其实上一篇文章我们说过由于NAND flash的自身的不稳定性,存在位翻转的现象,所以就存在写入到flash中的数据和读出来的数据不一样的情况发生,此时就需要有一个检验的机制,防止读出来的不正确,还可以纠正过来。

其实这个就类似于去银行存钱,你存了1W,过几天去银行去取钱的时候发现只有9000了,这个时候你就会拿出存条找银行理论,上次明明存的就是1W啊,你少的1000必须跟我纠正过来,其实这个就是NAND flash的ECC检验原理,发现有读出来的数据和存进去的数据不正确,此时就需要去纠正回来,当然这里的纠正的数据是有限制的,不是所有数据出错都能纠正过来。

ECC 校验是在奇偶校验的基础上发展而来的,它将数据块看作一个矩阵,利用矩阵的行、列奇偶信息生成 ECC 校验码。它能够检测并纠正单比特错误和检测双比特错误,但对双比特以上的错误不能保证检测。它克服了传统奇偶校验只能检出奇数位出错、校验码冗长、不能纠错的局限性。每 nbit 的 Ecc 数值可满足 2的n次方bit 数据包的校验要求。

当往Nand Flash 的Page 中写入数据的时候,每256字节我们生成一个ECC 校验和,称之为原ECC校验和,保存到 PAGE 的OOB数据区中。当从Nand Flash 中读取数据的时候,每 256 字节我们生成一个ECC校验和,称之为新 ECC 校验和。

校验的时候,根据上述ECC生成原理不难推断:将从 OOB 区中读出的原 ECC校验和新ECC校验和按位异或,若结果为0,则表示不存在错(或是出现了ECC无法检测的错误):若3个字节异或结果中存在11个比特位为1,表示存在一个比特错误,且可纠正;若3个字节异或结果中只存在1个比特位为1,表示OOB区出错:其他情况均表示出现了无法纠正的错误。

这两期我们基本上把NAND FLASH的相关设计和使用都完整讲了一遍,下期会讲讲车载DRAM和EMMC的相关内容,敬请期待。

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