【導(dǎo)讀】NOR 閃存最初應(yīng)用在信息娛樂(lè)和引擎控制等方面,隨著汽車(chē)電腦化進(jìn)程的步伐不斷加快,NOR 閃存在汽車(chē)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,尤其是高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS)、數(shù)字儀表盤(pán)和信息娛樂(lè)等系統(tǒng)對(duì)NOR 閃存的市場(chǎng)需求迅猛增長(zhǎng)。
在過(guò)去幾年里,汽車(chē)應(yīng)用對(duì) NOR 閃存的需求不斷增加。NOR 閃存最初應(yīng)用在信息娛樂(lè)和引擎控制等方面。然而,隨著汽車(chē)電腦化進(jìn)程的步伐不斷加快,NOR 閃存在汽車(chē)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。尤其是在高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS)、數(shù)字儀表盤(pán)和信息娛樂(lè)等系統(tǒng)對(duì)NOR 閃存的市場(chǎng)需求迅猛增長(zhǎng)。
高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)
針對(duì)提高駕駛安全性的高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)的市場(chǎng)發(fā)展快速增長(zhǎng)。目前,大部分ADAS 應(yīng)用主要是基于攝像頭(如最常見(jiàn)的倒車(chē)攝像頭)來(lái)協(xié)助駕駛員識(shí)別附近的危險(xiǎn)情況(見(jiàn)圖 1)。此外,還有更加先進(jìn)的傳感攝像頭,為駕駛者提供自動(dòng)防撞、車(chē)道更換和停車(chē)等輔助功能。由于汽車(chē)越來(lái)越自動(dòng)化,傳感攝像頭市場(chǎng)預(yù)計(jì)將繼續(xù)擴(kuò)大。與觀(guān)察型攝像頭相比,傳感攝像頭需要更為復(fù)雜的處理程序,因此需要高效SoC來(lái)支持這種先進(jìn)技術(shù)(見(jiàn)圖 2)。市場(chǎng)對(duì)高密度、高性能 NOR 閃存的需求也將隨著應(yīng)用規(guī)模的擴(kuò)大而持續(xù)增長(zhǎng)。
圖 1:目前,高級(jí)駕駛助理系統(tǒng) (ADAS) 利用觀(guān)察型攝像頭來(lái)協(xié)助駕駛員識(shí)別附近的危險(xiǎn)情況。
圖 2:與觀(guān)察型攝像頭相比,傳感攝像頭需要更為復(fù)雜的處理程序。因此,市場(chǎng)對(duì)高密度、高性能表現(xiàn)的SoC和 NOR閃存的需求日益增加。
數(shù)字儀表盤(pán)
較早以前,汽車(chē)使用指針式儀表器向駕駛員顯示信息(見(jiàn)圖 3)。如今,越來(lái)越多新款式汽車(chē)使用配有輔助顯示器的數(shù)字儀表盤(pán)或嵌入式儀表板,在屏幕上顯示指針式儀表器。數(shù)字儀表盤(pán)通常為12英寸或以上的全高清顯示器,因此嵌入式顯示器的尺寸也在不斷增大。相應(yīng)地,更大的顯示器尺寸導(dǎo)致系統(tǒng)需要處理更多的內(nèi)容。這意味著單憑控制 MCU 的嵌入式閃存將無(wú)法處理負(fù)載量。我們需要外置的高密度 NOR 閃存來(lái)支持當(dāng)今最先進(jìn)的數(shù)字儀表盤(pán),這進(jìn)一步增加了市場(chǎng)對(duì)NOR 閃存的需求(見(jiàn)圖 4)。
圖 3:傳統(tǒng)意義上,汽車(chē)通過(guò)模擬指示器為駕駛者顯示信息(左)。如今很多汽車(chē)都安裝了全 TFT-LCD 液晶顯示屏嵌入式儀表。
圖 4:更大尺寸的數(shù)字儀表盤(pán)顯示器可處理更多的內(nèi)容。單憑控制 MCU 的嵌入式閃存將無(wú)法處理負(fù)載量,因此需要外置高密度 NOR 閃存。
信息娛樂(lè)系統(tǒng)
傳統(tǒng)的信息娛樂(lè)系統(tǒng)使用 NOR 閃存來(lái)存儲(chǔ)引導(dǎo)代碼、應(yīng)用程序以及實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。Linux 操作系統(tǒng)(適用于 Android 系統(tǒng))被廣泛應(yīng)用于信息娛樂(lè)系統(tǒng)中,大大增加了操作系統(tǒng)所需的內(nèi)存。由于內(nèi)存增加,操作系統(tǒng)不可以再單獨(dú)存儲(chǔ)在 NOR 閃存中。為了滿(mǎn)足操作系統(tǒng)和應(yīng)用對(duì)存儲(chǔ)帶寬的需求,e.MMC卡和 SD 卡在信息娛樂(lè)系統(tǒng)中的應(yīng)用日益普及。然而,工程師需要注意的是,eMMC和 SD 卡不能完全滿(mǎn)足高速運(yùn)行,因此需要把高速運(yùn)行的引導(dǎo)代碼和其他功能存儲(chǔ)在 NOR 閃存中。
圖 5:信息娛樂(lè)系統(tǒng)需要引導(dǎo)代碼、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序代碼。
圖 6:信息娛樂(lè)系統(tǒng)廣泛使用 Linux,顯著增加了操作系統(tǒng)的內(nèi)存需求量,因此無(wú)法單獨(dú)使用 NOR 閃存。需要高速運(yùn)行的引導(dǎo)代碼及其他功能要存儲(chǔ)在 NOR 閃存中以滿(mǎn)足處理時(shí)限。
ADAS、數(shù)字儀表盤(pán)和信息娛樂(lè)系統(tǒng)這三款汽車(chē)應(yīng)用是 NOR 閃存需求的主要來(lái)源。這些應(yīng)用擁有更多功能以及更大尺寸的顯示屏,導(dǎo)致需要處理更多的數(shù)據(jù)。因此,需要高密度、高性能的 NOR 閃存來(lái)滿(mǎn)足實(shí)時(shí)要求。
為 ADAS、數(shù)字儀器盤(pán)和信息娛樂(lè)系統(tǒng)選擇內(nèi)存解決方案時(shí),需要考慮到汽車(chē)在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí),這三種應(yīng)用也必須快速啟動(dòng)運(yùn)行。然而,系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)量使之難以實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)。其中一種解決方法是,將數(shù)據(jù)連續(xù)存儲(chǔ)在 RAM (DRAM) 中。但是,這個(gè)方法的缺點(diǎn)是,在 RAM (DRAM) 中保留大量數(shù)據(jù)會(huì)導(dǎo)致待機(jī)電流增加,耗盡汽車(chē)電池。
因此,快速讀取存儲(chǔ)在閃存中的數(shù)據(jù),是實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)快速啟動(dòng)應(yīng)用的關(guān)鍵。如果這個(gè)問(wèn)題只是與閃存的讀取速度有關(guān),可以使用多個(gè)閃存和加大數(shù)據(jù)總線(xiàn)寬度。然而,考慮到引腳的數(shù)量,這并不是理想的解決方案。另一種可行的解決方法是,在傳輸數(shù)據(jù)過(guò)程中進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮。然而,圖像壓縮會(huì)導(dǎo)致圖像質(zhì)量變差,這可能對(duì)依賴(lài)汽車(chē)應(yīng)用圖像提供安全提示的駕駛者帶來(lái)嚴(yán)重后果(參見(jiàn)圖 7)。
圖 7:使用數(shù)據(jù)壓縮來(lái)補(bǔ)償存儲(chǔ)器讀取速度時(shí),圖像質(zhì)量會(huì)變差。
HyperFlash內(nèi)存可以提供高達(dá) 333MB/s 的高速讀取性能來(lái)解決以上問(wèn)題。HyperFlash內(nèi)存比賽普拉斯 GL512S 并行 512Mb NOR 閃存等傳統(tǒng)并行 NOR 產(chǎn)品的讀取性能快三倍,比賽普拉斯 FL512 SPI512Mb NOR 閃存的 QSPI 產(chǎn)品快五倍(見(jiàn)圖 8)。
圖 8:HyperBlash與HyperBus的速度比其他內(nèi)存替代方案的快三到五倍,同時(shí)保持使用最少的引腳數(shù)。
事實(shí)證明,讀取速度的大幅度提高能有效縮短發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的應(yīng)用啟動(dòng)時(shí)間。此外,HyperFlash內(nèi)存最多可以使用十二個(gè)終端進(jìn)行控制(見(jiàn)圖 9)。這有助制造商保持小尺寸封裝,并限制接口到內(nèi)存所需的引腳數(shù)量。HyperFlash內(nèi)存能夠提供高性能 NOR Flash 功能,使汽車(chē)系統(tǒng)制造商在不影響響應(yīng)能力的情況下可以增加功能和加大顯示屏幕尺寸。
圖 9:HyperFlash內(nèi)存能夠提供高性能 NOR Flash 功能,使汽車(chē)系統(tǒng)能夠在不影響響應(yīng)能力的情況下增加功能和加大屏幕尺寸。
綜上所述,NOR 閃存具備多個(gè)優(yōu)勢(shì),而隨著互聯(lián)汽車(chē)發(fā)展變得越來(lái)越復(fù)雜精細(xì),配備全新的、安全度更高的娛樂(lè)、導(dǎo)航功能,NOR 閃存的需求也將會(huì)不斷增加。選擇閃存解決方案時(shí),工程師可以通過(guò)測(cè)試高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)、數(shù)字儀表盤(pán)和信息娛樂(lè)系統(tǒng)的具體要求,并從快速應(yīng)用啟動(dòng)、大屏幕優(yōu)質(zhì)圖像顯示、性能以及引腳數(shù)量等方面考慮,從而靈活地為不同類(lèi)型的汽車(chē)選擇合適的閃存解決方案。
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