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spi nand flash参数宏旺半导体解答什么是SPI Flash 运用于哪些领域

发布时间 : 2024-10-06

作者 : 小编

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宏旺半导体解答什么是SPI Flash 运用于哪些领域

有关注宏旺半导体的小伙伴都知道，宏旺半导体是一家专注于存储芯片Design、研发、封装、测试、销售服务于一体的高科技企业。在之前宏旺半导体给大家带来了很多关于存储方面的文章，主要介绍了eMMC、UFS等Flash，但很少提到SPI闪存，作为闪存家族的重要一员，今天就和大家聊聊ICMAX SPI。

什么是SPI Flash

SPI Flash是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，一般智能电视、老式机顶盒、智能后视镜、投影仪、物联网、监控摄像机等产品会用到。由于体积小，它可以减少ASIC控制器引脚数，降低封装成本，缩小电路板空间，并降低系统成本。与并行闪存相比，SPI串行闪存功耗更低、连线更少，它是一种理想的高成本效益的数据传输解决方案。

如果采用SPI NAND Flash的方案，主控（MCU）内可以不需要带有传统NAND的控制器，只需要有SPI的接口，这样可以减少主控的成本。另外SPI NAND Flash的封装形式多采用 WSON的封装，尺寸比传统的NAND Flash TSOP的封装要小很多，充分节省了PCB板的空间，已经管脚的数量，从而可以减小PCB的尺寸及层数，既满足了小型化的需求也降低了产品的成本。

随着5G网络即将带来的数据狂潮，万物互联对存储芯片有了更高的需求，目前SPI SLC NAND在PON、网通模块、监控等领域也逐步普及。SPI NAND有更快的写入速度，且对于频繁擦写有着更高的稳定性。从上面我们了解到了 SPI NAND Flash的这么多优点，那么他的性能相比于传统的NAND Flash是否有打折扣呢？

我们以国产本土品牌ICMAX的2Gb SPI NAND Flash 型号为IMS2G083J1H2S-WN 为例来进行说明。SPI NAND Flash本质上是一个NAND Flash+ SPI controller，ICMAX为了提供给客户稳定可靠的ICMAX Flash，保证用户的程序代码的一致性，将NAND Flash和 SPI controller做了独特别设计，从而保证了所有ICMAX出厂的SPI NAND Flash都拥有一致的controller，客户在对于SPI 编程时也不会出现因为不同的controller导致驱动程序需要调整的问题。

另外ICMAX拥有完全自主的NAND Flash设计能力，在SPI NAND Flash中采用的 NAND 晶圆均为SLC规格的，擦写次数达到10万次，存储时间高达10年以上，硬件的ECC校验，更好的帮助客户管理好Flash。宏旺半导体ICMAX的SPI NAND具备体积小、集成度高等优势，从严格的封装、测试、认证等一步到位，大大缩短生产周期，为客户提供高性能到高性价比的解决方案，帮助客户抢占市场先机。

NOR Flash主要厂商及产品

一、2020第一季NOR Flash厂商市占排名

据集邦咨询2020第一季NOR Flash厂商市占数据，NOR Flash营收市占第一是旺宏，其制程在业界相对领先，目前采用55nm制程生产，月产能约在20K左右。由于该公司NOR Flash产品线完整，从低容量至高容量齐备，尤其看中未来5G基站的商机，512Mb的NOR Flash将是旺宏生产的主要产品之一，为产业当中少数提供大容量的解决方案。

排名第二的华邦电紧追在后，目前是使用58/90nm制程，每月产能约在18K。

排名第三则是中国的兆易创新，近几年无论在产品质量与产出量方面都有明显跃进，甚至拿下Apple的AirPods订单，其研发实力已被肯定，月产能约9K，分别在中芯国际（SIMC）与华力微投片生产。值得注意的是，兆易创新集团与长鑫存储（CXMT）有紧密合作，意味着兆易创新集团同时握有中国NOR Flash与DRAM的自主研发能力，扮演中国半导体发展的重要角色。

二、NOR 市场增量来源

带动NOR Flash市场增量的原因主要有以下三点，首先，TWS近几年出货量上升，2020E年TWS耳机出货量接近250百万副。

其次全球智能手机面板与OLED也是带动增量的重要原因， 2020E年智能手机出货量达到1788百万台，此外，AMOLED出货量达到715.2百万颗，带动NOR 市场增量443.42百万元。

AI-IoT的高速发展也为NOR市场增量助力，带动增量2600.78百万元。最后，5G的普及率提高，成为NOR市场增量的主要推手，其贡献市场增量达6011.84百万元。

三、NOR主要厂商及产品

电子发烧友梳理了NOR Flash主要厂商及其产品，其中旺宏、华邦、武汉新芯等厂商在NOR Flash领域占有重要地位，英飞凌收购Cypress后，其Serial NOR Flash产品运用于汽车导航与娱乐系统。此外，国内的兆易创新NOR Flash营收排在第三位，具有研发、生产、销量NOR相关产品能力，具体详情见下表。

旺宏

旺宏电子从512KB到256Mb的密度在一个8-pin SOP（采用150mil，200mil）或16引脚SOP封装（300 mil）的串行闪存产品。这些设备，在X1组织提供，支持读取，擦除和编程操作。这些产品采用串行外设接口（SPI）协议。旺宏串行闪存不仅有利于系统的硬件配置，但也降低了系统设计的复杂性。我们的操作过电压范围为2.7V至3.6V 3V产品。现在可从512KB到256Mb的所有产品。

此外，旺宏电子与双I / O和四I / O操作，它的两倍和四倍读取性能到300Mbits/second的高端消费类应用，还提供了高性能的串行闪存产品。在时钟的上升沿和下降沿触发，DTR（双传输速率）模式，进一步提高读取速度400Mbits/second。多个I / O产品提供容量为8MB及以上。旺宏电子也提供了一系列低电压，1.8V和2.5V的双I / O和四I / O接口的串行闪存产品。

旺宏电子为3V，1.8V和5V的行业标准并行快闪记忆体产品提供了一个广泛的产品线，从2Mb到1Gb密度。这些产品具有引导和统一的部门架构在x8，x16，和x8/x16可选配置。旺宏快闪记忆体，为客户提供符合成本效益，高性能和可靠的产品，提供低功耗，高耐用性和可靠性。

旺宏电子3V并行闪存产品都可以在两个的版本：MX29LV系列（标准的读访问）和MX29GL MX68GL系列（页面模式访问）。旺宏电子还提供了1.8V以下并行闪存产品：MX29SL（标准访问），MX29NS（突发模式下，AD-MUX），和MX29VS（突发模式，同步读写，AD-MUX）。

提供8位、16位、8位/16位可选的数据传输方式。电源电压有5V，3V和1.8V。MX29GL系列产品提供先进的页模式接口，在读访问和编程操作上都进行了优化，用户可以使用页模式连续读取多个数据。

华邦

1.2V Serial NOR Flash

华邦推出支援最新业界标准低电压1.2V，且能支援dual、quad SPI 和Quad Peripheral Interface (QPI) 的NOR Flash是前所未见的。W25QxxND 1.2V系列产品跟既有3V和1.8V的闪存产品具有相当的操作效能，且能进一步的节省功耗。对于由电池供电且设计空间有限的装置，像是行动装置、物联网和穿戴式装置，和对于需要省电且低功耗的闪存，W25QxxND 1.2V系列产品提供2mm x 3mm USON8、narrow 150mil SOP8、6x5mm WSON 8-pin封装和KGD (Known Good Die)。1.2V系列产品可延伸操作到1.5V，利用单颗干电池即可运作，不像一般需将两个电池串联到3V才可操作的设计。

2、W25X 与W25Q

台湾华邦的W25X 与W25Q SpiFlash® Multi-I/O记忆体支援通用的SPI介面，容量从512Kb 到 512Mb，具有小容量分割的可擦除区块与业界操作效能。W25X系列支援Dual-SPI双线输出入模式，相当于将原本标准SPI的操作频率变为两倍。

W25X系列支援Dual-SPI双线输出入模式，相当于将原本标准SPI的操作频率变为两倍。W25Q系列是25X系列的进阶版，可支援Quad-I/O SPI四线输出入模式提供更高的效能，操作频率104MHz同等于416MHz(50M-Byte/S传输率)，相当于是一般单线SPI操作的4倍效能。W25Q系列不但效能超过Parallel flash，还提供更少脚位的封装。

更快的传输率代表控制器可以直接透过SPI介面与闪存做晶片内执行(XIP, eXecute In Place)，或是加快复制代码到RAM使开机速度加快。除此之外，部分SpiFlash®支援QPI (Quad Peripheral Interface)让指令集可更快的传输，加快XIP的传输效率。另外更小的封装，更利于对设计空间有限的手持和行动装置应用。

武汉新芯

武汉新芯推出50nm Floating Gate工艺SPI NOR Flash宽电压产品系列XM25QWxxC。该产品系列支持低功耗宽电压工作范围，适用于物联网、可穿戴设备和其它功耗敏感应用产品设计方案。

XM25QWxxC系列产品的读速在1.65V至3.6V电压范围内可达108MHz（在所有单/双/四通道和QPI模式下均支持），提供比其他供应商更快更强的性能，在电源电压下降后，时钟速度没有任何减慢。其传输速率优胜于8位和16位并行闪存。在连续读取模式下可以实现高效的存储器访问，仅需8个时钟的指令周期即可读取24位地址，从而实现真正的XIP（execute in place）操作。

XM25QWxxC系列flash芯片支持SOP8和USON8封装，适用于便携式产品设计。

XM25QH256B

单一电压供应，电压：2.7V至3.6V，用于快速读取操作最高为133 MHz，灵活的存储体系结构，扇区大小：4K字节

兆易创新

GigaDevice 提供超低功耗闪存系列，具有零深度待机电流

GIGADEVICE 提供 GD25WD 系列，具有零深度待机电流和低有源读取电流，适用于低功耗应用。GD25WD 系列亮点包括零待机电流和 1.65 V 至 3.6 V 的宽电压范围。128 位唯一 ID 功能还为低功耗应用提供增强的安全性。电压为1.65 V 至 3.6 V，密度为512 Kb ~ 8 Mb，采用单/双 SPI接口，双 SPI 数据传输速率高达每秒 160 Mb，还有灵活的内存架构（扇区大小：4K 字节，块大小：32/64K 字节），高可靠性，20 年数据保留和 100,000 次编程/擦除周期。

Micron

Micron Technology 串行 NOR 解决方案专为满足消费电子、工业、有线通信和计算应用需求而设计。Micron 的行业标准封装、引脚分配、指令集和芯片组兼容性易于为设计采用，节省了宝贵的开发时间，同时确保与现有和未来设计的兼容性。

多 I/O（单、双和四通道）串行 NOR 线路具有吸引人的读取性能（高达 54 MB/s）、灵活的存储器分区（均匀 64 KB 和 4 KB）、小型封装尺寸以及宽封装支持。N25Q 基于 65 nm 技术，采用 1.8 V 和 3 V 电源供电，也提供汽车级版本。N25Q 可兼容 M25P 和 M25PX 系列。

英飞凌

对于专注于保护信息和维护系统完整性的客户来说，拥有安全的连接系统是头等大事。随着系统越来越依赖外部NOR Flash来保护连接系统中的代码和数据，对内存中添加高级密码安全性的需求也越来越大。英飞凌表示，它的Semper Secure NOR Flash架构为其功能安全的Semper产品添加了一个安全子系统，以实现端到端的持久保护，并有效地保护系统不受损害。

Semper Secure NOR Flash系列包括AEC-Q100汽车认证设备，扩展温度范围为-40°C至+125°C，支持1.8-V和3.0-V工作范围，并提供128 Mb、256 Mb和512 Mb的密度。Semper Secure NOR Flash的设计完全符合ISO 26262标准，并符合ASIL-B标准，可用于ASIL-D之前的系统中。实施的EnduraFlex架构通过优化高耐久性或长数据保留分区简化了系统设计。设备提供四串行外围接口（SPI）、八进制SPI和hybibus接口。八进制和超总线接口设备符合用于高速x8串行NOR闪存的JEDEC扩展SPI（xSPI）标准，并提供高达400mbps的读取带宽。

恒烁

恒烁半导体可提供具有通用SPI接口的Flash存储器，主要产品为1.8V工作电压的ZB25LD/ZB25LQ系列，3.0V工作电压的ZB25VQ/ZB25D系列，以及1.8/3.3V宽工作电压的ZB25WD/ZB25WQ系列。可供选择的容量大小为1Mbit到256Mbit。

配合最高133MHz的工作频率，和标准、双口和四口的工作模式，恒烁半导体的SPI NOR Flash产品可支持高达到（Dual）266MHz和（Quad）532MHz的数据交换速度。

恒烁半导体SPI NOR Flash产品的静态电流最低至1uA，数据保持时间20年，擦写次数可达10万次，工作温度范围-40℃～105℃。产品具有可靠性高，功耗低，和先进的安全特性，应用范围涵盖了DVD/CD drives，STB，DPF，Desktop和Notebook PC，DVD Recorders，WLAN，DSL，LCD Monitors，Flat Panel TV，Printers，GPS，MP3等等。

复旦微电子

复旦微电子拥有丰富的NOR Flash设计经验，现可提供通用SPI接口Flash存储器:2.3V~3.6V工作电压范围的FM25F/FM25Q系列及1.65V~3.6V款工作电压范围的FM25W系列。产品具有高可靠性及高安全性，应用范围涵盖了手机，网通、安防，PC，物联网，显示面板，办公设备及工控产品等。

产品特性：

● 容量: 0.5Mbit到256Mbiit

● 多种接口模式：SPI，Dual SPI，Quad SPI，QPI

● 工作电压：1.65V-3.6V（FM25WXX），2.3V-3.6V(FM25FXX/FM25QXX)

● 可靠性：数据保持时间20年，擦写寿命10万次

● 小型化封装：SOP8(208mil)，SOP8(150mil)，DFN8，WLCSP

● 安全特性：硬件写保护，32Byte安全扇区，128bit UID

中天弘宇

中天弘宇集成电路有限责任公司拥有丰富的NOR Flash设计经验，现可提供通用SPI接口Flash存储器，工作电压在1.08V~3.6V的范围。产品具有高可靠性及高安全性。

产品特性：1）很小的单个bit颗粒，面积可达4F² 2）规划产品容量256Mbit到4Gbit 3）接口模式：SPI，Dual SPI，Quad SPI , DDR 4）工作电压：1.08V-3.6V 5）可靠性：数据保持时间20年，擦写寿命10万次 6）小型化封装：SOIC，VSOP , WSON, USON, PDIP

东芯

东芯串行NOR FLASH系列产品可提供具有通用SPI接口不同规格的NOR Flash，容量从2Mb到256Mb，3.3V/1.8V两种电压，支持Single/Dual/Quad SPI和QPI四种指令模式以及多种封装方式，可适应多种应用场景。专注在中小容量，性价比高，广泛应用于对存储空间需求不高的设备中。

芯天下

芯天下技术提供业界标准的25 系列串口NOR Flash产品，小型化封装、多容量选择，兼容的指令集，宽电压和高可靠性全面覆盖消费，通讯、工业和个人电脑等应用领域。

1．超低功耗，深度睡眠电流典型值低至 60nA；2．BP位保护、OTP保护、独立block区域保护确保代码安全；3．高可靠性，确保10万次擦写，数据保存时间长达20年；4．支持 1.65~2.1V, 2.7~3.6V, 1.65~3.6V 宽电压，容量1Mb~1Gbit；5．DFN 1.2x1.2x0.40mm，2x3x0.40mm，4x3x0.55mm 等小尺寸封装；6．提供 KGD 产品与服务支持SiP合封需求。

时代芯存

产品概况和性能参数介绍：采用先进的40纳米CMOS工艺制程，芯片尺寸13.74 mm2，存储数据前无需进行擦除动作工作电压+1.8V—+3.6V，SPI接口，最大工作频率133MHz。

产品可靠性参数介绍：产品耐擦写次数大于10^5次，强大的抗辐射性能，25℃数据保存时间20年，工作温度-40℃—+85℃，2kV ESD防静电保护能力。

扬贺扬微电子科技

NOR Flash系列的2M（HY25D02IEIAAG）和4M的HY25D04IEIAAG采用的都是USON 2x3mm工艺，8M、16M、32M、64M、128M系列都采用的是SO-8 208mil。

工作电压范围是2.7至3.6V，工作温度-40℃—+85℃。

芯泽电子科技

芯泽电子科技可提供具有通用SPI接口的Flash存储器，主要产品为ZD25Q和ZD25LQ系列，工作电压为1.8V和3.3V，可供选择的容量大小分别为2Mbit到128Mbit，最高支持105MHz的工作频率，可在双口和四口模式下工作，芯泽电子SPI NOR Flash产品的静态电流最低至1uA，数据保持时间20年，擦写次数可达10万次，工作温度范围-40℃～+85℃。产品具有可靠性高，功耗低，和先进的安全特性，应用范围涵盖了DVD/CD drives，STB，DPF，Desktop和Notebook PC，DVD Recorders，WLAN ，DSL，LCD Monitors，Flat Panel TV，Printers，GPS，MP3 等等。

豆萁科技

豆萁科技SPI NOR FLASH系列产品遵循国际JEDEC标准中关于接口及控制模式的规定，按照JEDEC相关标准进行严格测试。公司采用先进设计技术，优化存储单元的读写操作，实现低功耗和高性能：运行速度快，支持多种擦写模式，擦写次数高达10万次，数据可保存20年以上。通过与上下游密切合作，提供SOP，VSOP，TSSOP，DIP, WSON, BGA，USON等多种封装形式以满足在消费类、工业级和医疗电子等多种应用领域需求。

博雅科技

目前，正在研发的3.0V及1.8V，512 Kbit～256 Mbit高端通用芯片系列产品属国家重点鼓励发展的核心芯片，代表性产品SPI串行闪存已经完成研发设计，性能参数指标已全面通过客户的验证，进入大规模量产阶段。博雅BY25Q128AL工作温度范围为-40至+85℃，采用VSOP8 208mil封装，容量为128M。

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