在目前所有的非易失性存储器(PROM、EPROM、EEPROM和Flash)中，唯有Flash存储器几乎拥有现今讲究个性化的用户所需要的所有优点：掉电数据不丢失、远较EPROM快速的数据存取时间、电可擦除、容量大、在线(系统内)可编程、价格低廉、以及足够多的擦写次数(一百万)和可靠性等，已成为新一代嵌入式应用(如数字相机和MP3播放机)的首选存储器。现在Flash的成本已低于PROM/EPROM，几乎可以肯定它将很快淹没PROM/EPROM市场，MASK(掩膜)ROM尽管在大批量生产时仍具备一定价格优势，但其升级不便的弱点再随着今后Flash成本的进一步降低，很可能意味着MASK ROM的前景也不乐观。
近年来Flash在嵌入式应用系统中的市场份额不断扩大，已经成为MCU的主要外围器件。目前独立式Flash和混合式Flash占据着应用市场的主流，Flash MCU尽管
目前集成的Flash容量还较小，但未来系统级集成大趋势必将使它有力地冲击独立式Flash或混合式Flash的市场份额。
独立式Flash的特点是存储容量大且价格低，最大容量已可达128Mb，并可提供多种供电电压、存取速度、容量、温度范围和封装型号，主要面向需要高性能价格比和大存储容量的应用市场，主要供应商有Intel和AMD。
对追求高速上市周期的用户来说，混合式Flash是一种较理想的选择。混合式Flash将Flash与CPLD、EEPROM、SRAM、功率管理电路、加密电路、JTAG接口和I/O扩展口集成在一起，仅需Flash和MCU两个芯片就能构成一个完整的嵌入式应用解决方案，设计开发非常方便。混合式Flash的最大优点是同时支持ISP和IAP(In Application re-Programming)，最大容量也已达到2Mb，特别适合那些需要既不
能中断应用运行又需要现场升级的中小型应用，弱点是目前仅能支持8位CISC MCU，主要供应商为美国的Wafer Scale公司(简称WSI)。
单片Flash MCU方案的最大优点是可大大缩小以往两芯片方案所需占用的PCB面
积，它符合未来小型化系统设计大趋势，因此其前景最为广阔。此外，它还具有存储器内容不易被剽窃和低功耗两大优势，其最大弱点是成本相对较高和目前可提供给用户的Flash容量还较小，大都只有几十K字节。因此短期内单片Flash MCU仍将主要面向那些对空间和功耗要求较高的小型嵌入式应用。目下主要供应商有Motorola、Philips、NEC、Atmel、Microchip、Hitachi和SST。
除了Flash，是否其它的MCU外围器件也将随着时间的推移以及模拟/数字工艺技术的进步而集成到单片MCU上呢？这恐怕至今还是一个很难回答的问题。AMD亚太区技术经理KENCOL Lee说，“相信现在还没有任何一个人能给出肯定或否定的回答。事
实上，这取决于集成方案与分立方案之间的成本效益走势。当然，也取决于工艺技术之间的融合。”
单片Flash MCU前景看好
短期内，单片Flash MCU还无法威胁到目前占据大部分市场份额的独立式Flash，
因为大部分MCU供应商暂时还不会大幅提高MCU中集成的Flash容量，这倒不是因为
他们在技术上很难做到，而是他们沮丧地认识到：目前在MCU上增加Flash容量所需要增加的成本与他们能够卖给消费者的价格之间尚存在着不小的鸿沟。由于不
同供应商生产的Flash存储器往往需要不同的编程算法，因此单片Flash MCU的一
大优势就是系统内编程比较容易，但由于其内嵌的Flash容量还较小，因此Flash MCU主要面向特定的小型嵌入式应用。
不过，例外也是有的，如Atmel的AT91 ARM THUMB MCU集成了16Mb Flash存储器。
据Atmel MCU产品部总监Jim Panfil介绍，Atmel很多MCU都含有128KB以上Flash存
储器，且每月的市场需求量很大。Atmel的Flash MCU覆盖8位8051和AVR RISC微控
制器以及32位ARM微控制器，这些器件的三大优点是：均支持系统内编程、编程电压等同CPU工作电压、毋需任何外部电路即能对Flash进行自我编程。
消费市场对小型化微型化产品的永恒追求使得系统级集成芯片成为半导体供应界一股不可逆转的大潮流，这也意味着Flash MCU迟早会成为供应市场主流，即连
目前独立式Flash主要供应商之一的AMD也在考虑Flash与MCU的融合。“我们今后会考虑把MCU集成到Flash存储器中，不过到目前为止还没有形成任何正式计划。” AMD亚洲区技术经理KENCOLLee透露说。相信随着Flash等工艺技术的进步，大容
量Flash MCU将会冲击独立式和混合式Flash市场份额。
但用户市场的差异性也将使得独立式和混合式Flash仍拥有一定的生存空间。如WSI分管PSD和存储器产品的副总裁David K Raun就说，“MCU供应商肯定将不断提
高内嵌的Flash容量和性能，但我们也不会止步不前。我认为总有约1/3的市场单片Flash MCU覆盖不到，而我们将重点为这1/3市场提供支持。”
独立式Flash仍具优势
独立式Flash目前仍是应用市场的主流，容量大、价格低和款式多是其获用户青睐的主要原因。估计3V和1.8V快速Flash将成为2000年Intel和AMD的发展重点，因为为了节省成本，用户肯定希望下一步用单电源工作的电可擦除大容量Flash代替MCU周围的数据存储器DRAM和SRAM，而Flash的速度看起来似乎是唯一的障碍。
目前速度最快的Flash当数Intel推出的3V Strataflash器件，它采用了一种新的
页存取模式，使有效数据读取速度达到了44纳秒(ns)，该单片Flash的容量也凭
借Intel独创的每存储单元载两位信息技术刷新了当前最高纪录，达到了128Mb。
“现在我们能够提供更快的Flash存取速度和更高的容量。这一具备数据存储和代码执行能力的全面硬件和软件Flash解决方案，使OEM能够满足由可连接Internet的新兴应用所带来的挑战。” Intel Flash产品部幅总裁兼总经理Hans Geyer自
豪地说。
Strataflash存储器可以用于智能电话、PC伴侣、高档机顶盒、交换机、路由器、蜂窝基站等应用，它尤其适用于便携式信息家电设备，因为相对5V系统而言，其3V工作电压可节约60%以上的电能，从而大大延长电池的工作寿命。
采用Intel 3V Strataflash器件的设备只要采用微软Windows CE操作系统，就可
以采用Intel Flash管理软件PersistEN Storage Manager对其进行开发。该软
件将可执行代码管理、可靠的数据存储和备份等功能集于一身，使得系统制造商仅用一片Strataflash器件就能替代需后备电池支持的DRAM、掩膜ROM和存储卡，这就大大降低了整个系统重量、延长了电池工作寿命和节省设计成本。
Symbian专为智能电话和通信器而开发的EPOC技术，也支持对Intel 3V Strataflash存储器进行代码和数据管理。Intel 3V Strataflash存储器采用标准
TSOP和BGA封装，大批量订购价在30美元以下。
为了进一步提高代码执行速度，Intel还在其最新推出的1.8V双平面结构(Dual-Plane) 32Mb Flash存储器上实现了同步和页模式接口，同步突发模式使得在40MHz
下的Flash读取速度进一步提高到110/20ns(前一数字指第一次读操作，后一数字指所有随后读操作)。异步页模式的读取速度则为110/45ns。
这款Flash非常适合第三代‘语音+数据’蜂窝电话以及其它手持式无线产品，
Intel最新版Flash管理软件FDI(Flash Data Integrator) 2.5已提供对这种新
结构Flash的支持。Intel 的Geyer 说，“1.8V双平面结构32Mb Flash使得下一代
蜂窝电话制造商有可能满足市场对更高性能和更低功耗的矛盾要求。”
双平面结构使得蜂窝手机制造商可以在从某个平面读取处理器指令的同时，对另一平面进行写或擦除操作。这一性能可将在Flash存储器中储存信息的速度提高40%以上。与3V器件相比，这款新的Flash可节省30%到40%的电能，或将系统基带的典型功耗减少60%。这款1.8V Flash存储器计划在2000年一季度投入批量生产。与
——Daivd K Raun
WSI副总裁
Intel这款Flash功能相类似的AMD产品是可同时读写的Am29DL系列Flash。与Intel不同的是，它将整个Flash空间分成很多块，用户可在对某一块进行读操作的同时对另一块进行擦除或写入。Am29DL系列目前仅支持3V电源，最大容量也达到32Mb，不过最快读取时间仅为70ns。该系列Flash的独特优点是除了片上带有嵌入式编程/擦除算法外还具有自动睡眠和待机模式功能，这可将该芯片的功耗降至最低。
独立式Flash在应用中存在的问题有二，一是大容量独立式Flash必然是MCU系统中程序和数据的主要存储器，在同一空间中对两种不同性质的数据进行管理是比较困难的，因为在程序运行状态下不允许修改程序空间中的数据;二是如何对独立式Flash进行系统内编程？这牵涉到一个基本问题，即大多数Flash系统内编程是在MCU协助下完成的，然而，由于MCU从Flash存储器中取指令，你又不能修改
Flash的内容。
第一个问题现在已经基本解决，Intel和AMD都为此附带提供自己的Flash数据管理软件FDI和DMS。第二个问题目前的解决办法有二：一是将MCU初始引导代码和Flash编程算法预先装入与Flash并行的二级存储器(如EPROM、EEPROM、Flash或SRAM)中，Intel和AMD为此所做的一个改进就是在其Flash中增加了专用的可锁定的引导块;二是供应商引入了带有2脚或4脚JTAG接口的串行Flash，用户可借助外部编程仪器或PC通过JTAG接口绕过MCU直接对Flash进行编程，缺点是速度太慢;
混合式Flash瞄准缝隙市场
促使混合式Flash出现的原因有二，一是Flash MCU的Flash容量太小，常常满足不
了现代带OS内核和采用高级语言编程的实时嵌入式应用的需要;二是尽可能减少由Flash系统内编程问题而增加的MCU外围芯片数量。
混合式Flash目前的最新成就是WSI新推出的PSD9XX系列EasyFLASH器件，其集成的主要Flash的容量已提高到2Mb，另外它还包含256Kb二级Flash、64Kb SRAM、2000
多门CPLD、JTAG系统内编程接口、可重配置I/O口和可编程功率管理。其DK900开发系统套件仅售99美元，另外其最新可视化开发/编程软件PSDsoft EXPRESS已升
级到5.21版本。
Flash PSD器件目前已可支持3.0V到3.6V工作电压，未来下限将进一步延伸到2.7V，WSI副总裁David K Raun透露，“未来PSD器件还将集成系统复位电路。”PSD器件当
前的不足之处是仅支持可寻址外部存储器的8位CISC MCU，但这已支持所有常见的
8位MCU，如Intel的80C31/51/51XA、80C96/98/188/196和Motorola的68HC05/08/11/12/16等。
这主要是因为目前低端嵌入式应用系统大都采用CISC结构的8位MCU而不是RISC 8
位MCU。根据William BaldwinGroup，全球约1/3的新开发嵌入式系统都采用了8位
CISC MCU。这一方面是用户习惯了使用这种结构的MCU，另一方面也因为市面上有
许多第三方开发工具供用户选用。再说采用同一种结构MCU用户不必重复以前的编程工作，而且CISC MCU的性能也在不断提高。但最主要的还是CISC MCU价格非常
便宜，大多低于1美元。
但这并不等于说WSI仅止步于8位CISC MCU，相反该公司目前正积极向16位/32位MCU发展。“Flash PSD能支持任何一种
MCU，只要它具备寻址外部存储器能力。目前的Flash PSD产品采用8位数据总线配
置，因此主要支持常见8位MCU。但仍有约20%的PSD产品在采用8位外部寻址模式的16/32位MCU系统中得到了应用。” WSI公司David K Raun说。
根据WSI，采用外部Flash 存储器的8位和16位MCU设计在2000年将超过5个亿。“我们将于2000年推出16位
Flash PSD器件，对32位MCU或RISCMCU的完整支持亦将在2001年实现，目前正处
于早期开发阶段。” 他接着又说。
Flash PSD片上含有两个真正独立的或并行的Flash阵列，这使得它可在执行某一Flash阵列上指令的同时，对另一阵列进行重新编程，这也意味着用户可在运行应用程序的同时对同一套系统进行现场升级(亦即IAP)，这尤其适用于一些不能中断运行状态的应用。
Raun指出，“PSD的独特优点是芯片上做进了所有的重新地址匹配逻辑，这对于8位MCU系统来说更是特别重要。此外，只有Flash PSD支持通过工业标准JTAG接口
进行系统内编程。”
系统级芯片市场需求大趋势已促使PLD供应商Altera和Xilinx推出了百万门系统级CPLD和FPGA，但至今未见他们在集成Flash方面有大的进展。Xilinx市场部副总裁兼FPGA部总经理Sandeep Vij说，“未来在FPGA上集成什么器件实际上已没有任何
限制。目前唯一的限制是将模拟器件集成到FPGA上的能力。”
但Raun认为，目前PLD供应商最感困难的是在其产品上集成Flash的成本太高。他说，“尽管我预测他们会在上面增加越来越多的Flash存储器，但我相信进展将非常缓慢。”
来源:国际电子商情 作者: 时间:2004/11/23 0:00:00
