1. Un microcontrôleur fournit la base d'un système embarqué, mais plusieurs autres technologies de circuits intégrés, y compris le flash NOR, sont nécessaires pour des applications spécifiques.

Les applications intégrées reposent sur une mémoire flash NOR à faible densité

Cet article a paru dans Electronic Design et a été publié ici avec permission.

Ce que vous apprendrez:

  • Le besoin persistant de mémoire à faible densité sur le marché actuel.
  • Pourquoi les applications embarquées ont besoin d’une mémoire flash NOR à faible densité.
  • Quelles sont les meilleures options pour le flash NOR de petite densité?

Les entreprises qui conçoivent des systèmes embarqués tels que des systèmes d’analyse médicale, des ouvre-portes de garage, des perceuses électriques, des équipements de chaîne de fabrication ou des produits similaires ont besoin d’un approvisionnement garanti en composants essentiels pendant 20 ans, voire plus. En construisant les puces de support qui entourent le microcontrôleur (MCU) dans ces systèmes, y compris les périphériques de mémoire analogiques et série, un fournisseur de puces intégrées peut garantir qu’elles seront disponibles aussi longtemps que le client en aura besoin ou jusqu’à ce qu’il arrête de les commander. Compte tenu du rôle important qu’ils peuvent jouer dans une multitude de systèmes de contrôle embarqués, les dispositifs de mémoire flash NOR à faible densité méritent d’être examinés de plus près et d’être pris en compte pour de nouvelles conceptions.

Le besoin permanent de mémoire à faible densité

Les circuits intégrés de mémoire flash NOR série à faible densité ont une capacité plus que suffisante pour le développement abordable d’applications de microcontrôleurs embarquées quotidiennes telles que les appareils ménagers, les contrôleurs LED et les alimentations industrielles.

Alors que de nombreux grands fournisseurs de flash NOR mettent fin à la production de mémoire à faible densité, déclarent la fin de vie (EOL) et obligent les concepteurs à utiliser des périphériques NOR plus grands, il existe un besoin continu de mémoire à faible densité sur le marché actuel. Par exemple, un petit système qui ne nécessite que 8 Mbits de code de programmation flash NOR, mais qui est construit à l’aide d’un IC flash NOR de 128 Mbit, crée des inefficacités dans la consommation d’énergie et le coût global du système.

Les microcontrôleurs sont au cœur des systèmes embarqués dans des éléments omniprésents tels que les ouvre-portes de garage et les perceuses électriques. Dans l’approche systémique, un microcontrôleur est pris en charge dans une application par plusieurs technologies IC différentes pour fournir les fonctionnalités, les performances et le coût requis par un système spécifique. En plus de répondre aux autres exigences de l’application, les puces doivent être petites. Les systèmes les plus simples n’ont besoin que de quelques composants supplémentaires, y compris de la mémoire externe, pour fournir des fonctions uniques (Fig. 1). Ces types de produits / systèmes nécessitent de la mémoire, mais pas beaucoup.

1. Un microcontrôleur fournit la base d’un système embarqué, mais plusieurs autres technologies de circuits intégrés, y compris le flash NOR, sont nécessaires pour des applications spécifiques.

Options pour Flash NOR à petite densité

Bien que le flash NOR à faible densité puisse ne pas s’intégrer dans les plans ou la stratégie des grands fournisseurs de flash NOR, il s’intègre parfaitement dans les offres de produits et la stratégie d’une entreprise intégrée pour une approche système. Par exemple, une maison typique pourrait facilement avoir plusieurs dizaines de systèmes embarqués avec des microcontrôleurs 8, 16 ou même 32 bits. La plupart de ces systèmes ne nécessitent pas une grande quantité de code et le flash NOR externe pourrait fournir des données d’étalonnage, des paramètres d’étalonnage, des journaux d’événements, etc.

Une multitude de microcontrôleurs sont livrés avec un flash intégré, mais de nombreuses situations utiliseront un flash NOR externe. Le reflashing et la programmation avant l’installation dans le système final ne sont que quelques-unes des raisons. Les applications courantes incluent des systèmes embarqués basés sur des MCU qui connectent un flash NOR externe pour contenir des ensembles d’images pour des affichages sur des écrans de petits équipements, ou des systèmes de microcontrôleur qui connectent un NOR externe pour l’enregistrement non volatile des données mesurées, la modification des performances du système et la gestion des tâches.

En outre, les circuits intégrés spécifiques à l’application (ASIC) à faible nombre de portes, tels que les matrices de portes programmables sur site (FPGA) et les dispositifs à logique programmable complexe (CPLD) utilisent un petit flash NOR pour la programmation dans l’application, le code de démarrage et l’exécution opération -place (XIP).

Dans les conceptions extrêmement économes en énergie d’aujourd’hui, la sur-spécification du flash NOR avec peut-être 128 Mbits où seule une unité de 8 Mbit pourrait facilement faire le travail peut entraîner plusieurs milliwatts de consommation d’énergie inutile. Les développeurs peuvent économiser l’énergie (et la durée de vie de la batterie) et réduire les coûts avec des périphériques de mémoire de haute qualité dans des densités de 2, 4 et 8 Mbit.

Pour les puces plus petites, les courants de veille sont plus faibles et il existe plusieurs bonnes raisons d’utiliser uniquement la mémoire requise pour une conception spécifique. Par exemple, dans un flash NOR 3 V, 128 Mbit, le courant de veille (Isb) est de 45 à 50 µA max et le courant d’écriture est de 30 à 35 mA (max). En revanche, un flash NOR 3 V, 8 Mbit a un Isb = 30 µA max (1/3 de moins) et un courant d’écriture de 25 mA max (1/4 de moins).

Lecture similaire à la mémoire à accès aléatoire, la mémoire flash NOR est parfaite pour les applications XIP offrant une faible consommation d’énergie en veille et directement accessible à l’aide d’une interface série standard telle que SPI.

Grâce à leur disponibilité dans des boîtiers à 8 broches, tels qu’un SOIC à 8 broches et un WDFN à 8 contacts (6 × 5 mm), les dispositifs de mémoire flash NOR de petite densité sont également très efficaces sur la carte. Pour les applications à volume élevé avec un espace limité sur la carte, comme une brosse à dents électrique, un boîtier à l’échelle de la puce (WLCSP) permet des économies d’espace considérables (près de 69%) (Fig. 2).

2. L'emballage plus petit d'un WLCSP de 8 Mo par rapport à un WLCSP de 128 Mo peut être assez important, surtout si l'espace est critique.2. L’emballage plus petit d’un WLCSP de 8 Mo par rapport à un WLCSP de 128 Mo peut être assez important, surtout si l’espace est critique.

le table résume et compare les économies réalisées en utilisant un NOR 8 Mbit au lieu de sur-spécifier un NOR 128 Mbit. Si des appareils plus petits de 4 ou 2 Mbit peuvent être utilisés, les économies d’énergie sont encore plus importantes.

Tableau 5f99d8986d693

Le fait de savoir que ces types de flash à faible densité seront disponibles pour les besoins futurs peut changer la philosophie de conception de certains produits. Plutôt que de concevoir autour d’un produit beaucoup plus que ce qui est nécessaire, des applications spécifiques peuvent utiliser uniquement la quantité de mémoire requise pour effectuer le travail.

Flash NOR amélioré

Le flash NOR à faible densité étant une partie importante du portefeuille d’un fournisseur de systèmes embarqués, les améliorations des produits sont essentielles et inévitables. Les flashs NOR 8, 4 et 2 Mo récemment introduits (SST26VF080A, SST26VF040A, SST26VF020A) fournissent des exemples d’amélioration des performances.

Selon Microchip, la technologie SuperFlash de ces produits flash NOR fournit les temps d’effacement les plus rapides de l’industrie avec des temps d’effacement de bloc 20 fois plus rapides et un effacement complet de la puce 1000 fois plus rapide. Cela augmente le débit et permet de réduire les coûts de fabrication avec des remplacements instantanés pour les conceptions flash NOR existantes.

Pour des économies d’énergie supplémentaires, un flash NOR 3 V, 128 Mbit (sans technologie SuperFlash) a un temps d’effacement de bloc maximal de 0,7 à 1 seconde. En revanche, un flash NOR 3 V, 8 Mbit (avec technologie SuperFlash) a un temps d’effacement maximum de bloc de 25 ms (30 fois plus rapide). En plus des gains de temps, la différence de puissance d’effacement / réécriture est d’environ 800 ms * 33 mA à chaque effacement de bloc pour un cycle de réécriture.

En outre, une interface série à quatre entrées / sorties (SQI) avec des fréquences d’horloge jusqu’à 104 MHz offre d’excellentes performances dans moins d’espace tout en réduisant les coûts totaux du système.

Grant Hulse est directeur du marketing produit pour la division des produits de mémoire de Microchip Technology.

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