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spi nand flash 芯片聚焦NOR Flash芯片研发，「恒烁半导体」推出50nm高速低功耗产品

发布时间 : 2024-11-23

作者 : 小编

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聚焦NOR Flash芯片研发，「恒烁半导体」推出50nm高速低功耗产品

电子终端产品因内部指令执行、系统数据交换等功能需要，必需配置相应容量的代码存储器，而NOR Flash芯片是其执行此功能的重要元器件。NOR Flash是中低容量Flash（闪存）芯片的主要产品（1Mb-1Gb）。

近年来，NOR Flash芯片在手机、PC、机顶盒、网络设备及物联网设备、AMOLED、TDDI、汽车电子、TWS耳机等领域的应用也越来越广。另外，国际存储巨头纷纷淡出中低容量NOR Flash市场，国内企业也迎来新一轮发展机遇。近期，36氪接触到了一家以NOR Flash为主要产品的芯片企业「恒烁半导体」。

恒烁半导体成立于2015年，是一家致力于设计、研发和生产销售先进半导体芯片、嵌入式闪存器和基于闪存技术存算一体AI芯片的IC设计高新技术企业。公司主要产品包括SPI NOR Flash，MCU，SPI NAND Flash等，其中，NOR Flash主要应用于可穿戴设备、智能音响、安防监控、物联网IoT、泛在电力物联网、汽车电子、消费电子及工业等领域，历史累计出货量超10亿颗。

具体来说，恒烁半导体的主要有两条主要NOR Flash闪存和MCU/存算一体AI两条业务线。NOR Flash方面，恒烁半导体在2016年即实现了量产销售，向全球客户提供通用SPI接口的NOR Flash。2020年4月公司量产了50nm制程128Mb的高速低功耗的NOR Flash存储芯片。

“这是目前国内制程最先进的NOR Flash芯片，50nm制程可减少20%-30%的芯片尺寸，让芯片可以更好地TWS模块和可穿戴产品的要求。”恒烁半导体创始人吕向东告诉36氪。

目前行业内主流NOR Flash产品的工艺节点仍为65nm，领先厂家也均在制程上尝试突破，继华邦推出了58nm系列产品后，2019年，旺宏与兆易创新推出了55nm系列产品。吕向东还透露，恒烁半导体公司之后将陆续在中高容量NOR Flash产品上全面切入50nm或更先进制程。

能做到50nm制程工艺生产芯片，得益于恒烁团队丰富的NOR Flash芯片设计技术经验，在对NOR Flash电路进行了设计优化的同时，还利用新的算法来保证芯片的可靠性，使得芯片可以在缩小单位存储单元面积的同时降低了功耗，也获得了更快的速度。

《2019年物联网行业市场研究报告》报告显示，2019-2022年中国物联网市场复合增长率为9%左右；预计到2022年，中国物联网产业规模将超过2万亿元，中国物联网连接规模将达70亿。

围绕物联网产品应用，恒烁半导体开发了可以满足物联网领域的连接性、安全性、低功耗要求的MCU产品。目前，公司的55nm制程的32位MCU产品已经在2020年4月实现销售，预计全年MCU可贡献千万级收入。

此外，基于NOR Flash的核心技术以及物联网对于产品低能耗等多方面要求，恒烁也正在开发可以直接利用存储器进行运算的存算一体的AI芯片，目前，已经完成了第一款验证芯片的开发，实现视觉、语音和心电图检测等多种AI算法的AI 推理运算。

问及公司未来规划，吕向东告诉36氪，未来恒烁仍将聚焦在Flash这一细分方向上，以物联网为核心目标市场，从制程工艺、容量、应用场景的多方面丰富公司产品线，同时在技术上不断迭代，进一步降低产品功耗、优化性能、降低成本。

团队方面，公司创始人兼CEO吕向东有超25年的存储器设计、产品、管理、市场和销售经验曾在Spansion、美光、英飞凌、TI和NEC存储器部门任技术和高管职务。同时也是一名连续创业者，曾创立隆智半导体，该公司于2012年被美国Spansion公司收购。

据吕向东介绍，恒烁半导体2020年销售和盈利业绩均有大幅提升，销售额和出货量2020年上半年比去年同期增加近100%。目前公司正在积努力的开拓新市场和新产品，为明年冲击科创版打下坚实的基础。

SPI-Flash是什么？使用注意事项及常见问题

一.概念：

SPI：serial peripheral interface

串行接口设备，spi flash 就是通过串行的接口进行操作的flash存储设备

flash按照内部存储结构不同，分为两种：nor flash和nand flash。这里spi flash 属于 nor flash!

spi flash 读写较慢，次数有限制，一般用于不经常更改的存储。

早期Norflash的接口是parallel的形式，即把数据线和地址线并排与IC的管脚连接。但是后来发现不同容量的Norflash不能硬件上兼容(数据线和地址线的数量不一样)，并且封装比较大，占用了较大的PCB板位置，所以后来逐渐被SPI(串行接口)Norflash所取代。同时不同容量的SPI Norflash管脚也兼容封装也更小。，至于现在很多人说起NOR flash直接都以SPI flash来代称。

二、SPI FLASH读写介绍

对flash芯片的操作，一般包括对flash芯片的擦除，编程和读取，各大厂商的SPI flash芯片都大同小异，操作命令基本是没什么变化的，当我们拿到一款芯片，要特别注意芯片的容量，操作分区等。

其实，无论是对芯片的擦除，编程还是读取操作，我们大致可以按照以下的套路来：写命令---写地址---写（读）数据。正如以下的时序图一样清晰明了，我们先把片选信号拉低，再依次写指令，地址和数据，就可以对FLASH芯片进行操作。

掌握以上方法，就可以轻松操作SPI flash芯片了，当然，对时序这种底层的操作，还需要不断学习和积累，不论是用FPGA还是MCU，最终都是为了产生时序信号，只要静下来认真理解了它，一切问题就迎刃而解了。

三.注意事项

1.不同的SPI FLASH芯片可能会提供的擦除方式：扇区擦除(4KBytes)，半块擦除(32KBytes)，块擦除(64KBytes)，片擦除。

2.不同的SPI FLASH芯片可能会提供的编程方式(也就是写数据)：页编程(256Bytes)，扇区编程(4KBytes)。

3.SPI FLASH如果擦除过，在往里面写0xFF这样的数据意义不大，因为它的特性就是擦除后数据就是0xFF。

4.写入flash时，只能把数据(bit)从1该为0。

5.传统的EEPROM的特点就是可以随机访问和修改任何一个字节，可以往每个bit中写入0或1。而写入flash时，只能把数据(bit)从1该为0。但是传统的EEPROM容量因成本的缘故收到限制，绝少有超过有512K的。

6.Nor Flash容量相对小，成本高，基本没坏块，数据线和地址线分开，可以实现随机寻址，读取任何一个字节，擦除任然要按块来擦。NAND FLASH容量大，成本低，坏块经常出现，但可以标记坏块，使软件跳过，数据线和地址线复用，按块擦除按页读取。

四、项目实操中的问题

项目中需要用到SPI flash，在使用这个4MB 的SPI flash中出了三个问题让印象深刻，特记录下来以作提醒

问题1：我们知道SPI flash也分主从模式，一般master都是有MCU等器件担当的，而slave有SPI器件担任，笔者的这个小系统同样如此。

并且MCU是自带有SPI controler，接线方式依然是四线解法，SCK,CS,DO,DI，在看手册的过程因为自己的不注意，看到描述是“user can

decide the SPICS configuration in the master mode，if P_IO_Ctrl[10] set 1, the IOA[12] as GPIO function, if P_IO_Ctrl[10] set 0, the IOA[12] as SPICS hardware function” 我当时没有好好体会这句话的意思，简单的认为我在使用SPI flash之前就k肯定需要把P_IO_Ctrl[10]设置为 0，其实这是错误的认识。

因为现在是通过MCU对slave SPI器件操作，首先肯定是需要MCU端来选中SPI器件，从master角度来讲，只需要一个GPIO信号线接到slave的CS端，同时输出低电平就相当了选中了这个slave了，之所以如此说法是因为这是从slave角度来说的，相当于MCU现在也作为一个slave，另一个MCU控制这个slave，则这时候SPI 初始化时就需要把 P_IO_Ctrl[10] set 0

问题2：需要一个烧录器向SPI flash中烧写内容，用的是西立特公司的superPro，但烧录步骤错误了，忘记了在编程之前必须要erase，

了解了一下，好像是和nor flash一样的介质，擦除会把所有bit置1，在编程的时候根据需要只可以把相应位置0.

问题3：在使用MCU上一个SPI 控制器接口接SPI flash时，没有交叉连接，即MCU 的DI应该接SPI 的DO，MCU 的DO应该接SPI 的DI。

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