[经验]

嵌入式应用的储存记忆体IC演进

2019-9-23 09:05:04

1580 嵌入式

手持式3C裝置的問世,由於攜帶方便的需求,造成近年來系統廠無不將產品朝著輕薄短小的方向設計,連帶著IC design house也朝著這樣的需求,推出強大的運算能力/體積小/功耗低的SoC(System on Chip),以符合消費者的在收納方便/續航力高/功能多樣化的需求,因此模組化設計的應用,就慢慢的廣為接受與使用.
在3C裝置系統中,除SoC/Panel/Power有模組化設計之外,記憶體(Memory)的部份,也成為整個產品必需討論的模組化零組件之一.
3C裝置系統的Memory大部份是由Nand Flash/DRAM所架構而成,但是由於PCB空間的考量,而運用了MCP(Multi Chip Package)技術,將Nand Flash/DRAM整合成一個IC,體積小/成本低,再加上記憶廠的推波助瀾之下,成為早期手持式3C裝置的標準的記憶體模組的解決方案.
隨著SoC的運算能力增強,網路的頻寬變大,影音的資料量增加,對記憶體的需求有增無減的狀況下,MCP架構的Memory已經不敷使用,隨之而起的是eMMC(Embedded Multi Media Card).
eMMC的推出主要為了手機/平板電腦等產品,所制定的嵌入式儲存記憶體.eMMC的架構是由一顆控制IC(Controller)搭配Nand Flash所組成,其目的除了節省PCB的空間外,在ECC(Error Correcting Code)以及Bad Block Management可以減輕SoC的運算loading,更有效發揮SoC強大的運算能力.
目前eMMC的規格已經演進到eMMC5.1,為半雙工運作的儲存記憶模組,另外一提的是eMMC的規格可以向下相容,從eMMC5.1,5.0,4.5,4.41到eMMC4.4.

使用者與日俱增的手機/平板電腦使用時間,裝置的續航力就形成更成為產品在設計上不能忽視的一個環節,為此在DRMA的部份推出了Mobile DRAM,與eMMC的搭配,就形成了另一種架構的記憶體模組-eMCP.
eMCP(eMMC + Multi Chip Package)結合了eMMC與Mobile DRAM,相較MCP,多了Nand Flash的控制IC,管理大容量的Nand Flash,之外,更能為PCB帶來更有效的空間利用並縮短智慧裝置的開發時間.

ePOP(eMMC + Package on Package)則是另一種封裝方式的eMCP.目前eMCP的外觀尺寸為11.5 x13(mm),而ePOP的外觀尺寸為10 x10(mm),最主要的應用在穿戴式的智慧裝置,如智慧手錶/智慧眼睛,ePOP與上述模組最大的不同點在於它是直接裝載在SoC的上方,也就是俗稱背娃娃的方式,這樣的記憶體模組最適合應用在空間極度有限的智慧裝置產品.

手持裝置的應用不斷的發展下,影音串流,AR/VR等等應用讓Nand Flash的容易不斷的提升,而讀寫的效能需求也不斷的增加,所以最新規格的記憶體模組-UFS就此登場.
UFS(Universal Flash Storage)目前最新的規格為UFS3.0,在理論規格上可以達到2400MB/s,相較eMMC,UFS為全雙工的儲存記憶模組.
以目前影音畫質由1080P不斷提升到4K/8K的趨勢下,將會推動儲存記憶體的容量不斷的提升,不久的將來UFS將會逐漸取代eMMC成為主流的嵌入式儲存記憶體模組IC.

部份資訊截取自http://www.kingstonsolutionsinc.com/tw/ 與UFSA