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汽车存储不简单,赛普拉斯开创性Semper NOR为存储安全保驾护航

王洁 2018/6/12 17:31:00

近几年智能汽车市场爆发,增长十分迅猛。预计在不久的将来,汽车当中的电子系统会越来越重要,甚至汽车可以变为纯粹的电子系统。在此之前,复杂的电子系统带来的可靠性、安全性问题首先需要得到解决。

传统汽车上的信息娱乐和导航系统是车载存储器需求的主要驱动力,随着车联网、自动辅助驾驶系统(ADAS)被采用,以及未来Level 5级自动驾驶技术的实现,对汽车存储的容量、安全性、可靠性提出了更高的需求。近日,全球领先的嵌入式系统解决方案提供商赛普拉斯半导体公司推出了面向汽车和工业领域的Semper NOR 闪存产品系列,以满足未来市场对安全性和可靠性的需求。

Semper是首款符合 ISO 26262 功能性安全标准的存储产品。该产品系列符合汽车行业的要求和 ASIL-B 的功能性安全标准。即使在恶劣的应用环境中,Semper 产品系列也可以提供业界最佳的读取带宽、瞬时启动、高耐用性与长期的数据存储能力。

赛普拉斯存储器产品部门执行副总裁Sam Geha表示:“为汽车这样一个产业提供服务要注重整个系统,跟消费电子产品不太一样,要想为汽车产业提供好服务,这个产品必须要有很好的预防预测性维护的能力,尽量降低它的故障水平。”

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赛普拉斯存储器产品部门执行副总裁Sam Geha

未来汽车对存储器的要求

第一,从产品的定义到生产都必须要符合ISO 26262标准。Semper是汽车存储产品当中第一个从设计到最后生产都满足ISO 26262标准的产品。

第二,未来对于数据的可靠性以及完整性也有更多的要求,特别是对于潜在事故的早期监测,这是一个新的需求,对于未来完全自动驾驶汽车的故障提前监测、提前报告至关重要。

第三,要可扩展,需要有高密度、高性能的接口,提供代码和数据存储以及瞬时启动功能。瞬时启动功能是汽车厂家选择NOR产品的原因。驾驶员上车后马上就可以看到屏幕显示,这就是非常重要的瞬时启动功能。

第四,零缺陷的质量管理流程,成熟稳定的长期供货能力。据了解,一般给汽车领域的公司提供产品,要求这个产品至少在两家工厂都能够生产,赛普拉斯一直以来都是这些汽车厂家可信任的伙伴。Sam Geha透露,Semper是在中国武汉工厂生产的。

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Semper NOR 闪存产品系列架构

Semper 闪存产品系列包括了 AEC-Q100 汽车认证产品,支持 -40°C 至 + 125°C 的扩展温度范围、1.8V 和 3.0V 工作电压范围、512Mb 至 4Gb 的存储密度。该产品提供了 Quad SPI、Octal SPI 以及 HyperBus™ 接口的不同选择。其中,Octal 和 HyperBus 接口的产品作为高性能 x8 NOR 闪存符合 JEDEC xSPI 标准,并提供 400 MB/s 的读取带宽。

Semper NOR架构中加入了ARM Cortex M0芯片,可以执行诊断、安全重启、SafeBoot、保护、接口CRC以及数据CRC,使得其产品能够满足功能安全性的要求,也就是ISO 26262的标准。除此之外还有ECC、EnduraFlex架构。赛普拉斯本身有MCU的产品,其34%的市场营收来自MCU,这使得期相比其他存储厂家更有能力使NOR闪存产品应对更高的要求。

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业界首款符合功能安全性标准的 NOR 闪存

安全性方面有一些标准,ASIL-B标准是必要而非充分的条件,所有产品都要满足ASIL-B,此外还需要满足ISO 26262功能安全性标准。

Semper是遵循汽车安全标准进行架构设计的,Sam Geha介绍:“有的产品宣称满足ASIL-B的要求,但是Semper在设计的时候就考虑到ASIL-B,这需要对芯片上可能出现的问题做很多的分析纠正。”

功能安全性方面的重要标准是ISO 26262标准,据了解,满足这个标准要做非常多、非常复杂的工作,赛普拉斯花了1年半的时间来明确标准的定义和相关安全要求。赛普拉斯在Semper的设计中满足安全手册、故障模式影响和诊断分析,还做了相关的故障分析。此外,第三方的认证也是必不可少的,所有生产场所均获得 IATF 16949 和 ISO 9001:2008 认证,所有汽车产品均获得 AEC-Q100 认证。

EnduraFlex™ 架构提供最佳可靠性

Semper 采用了EnduraFlex™架构,这个架构有三个非常重要的特点:

第一是擦除循环的周期,赛普拉斯的产品可以保证100万次以上的擦除循环的周期,产品线中的其中一款甚至可以达到256万次的擦除循环周期。

第二是数据的存储可以达到25年之久。

第三是可靠性和耐用性,很多芯片只能满足其中一点,赛普拉斯可以做到两者兼顾。

借助赛普拉斯的 EnduraFlex™ 架构,Semper 闪存产品可以被划分为多个分区,并对各个分区的耐用性和长期存储能力进行单独优化,从而使系统的设计得以简化。对于频繁的数据写入,通过对Semper Flash的分区配置,512Mb 密度的产品可实现高达128 万次的程序擦除,而 1Gb 密度的产品则可实现高达 256 万次程序擦除。对于代码和配置存储来说,通过配置单个分区可以实现长达25年之久的数据留存。

最高密度

Semper采用了赛普拉斯独有的 MirrorBit技术,能够支持更高的密度,最高可以达到4Gb,读取的速度可以达到400MB/s。其他厂家需要在芯片上做很多Stack从而达到这样的效果,但是赛普拉斯在芯片上就可以直接完成。

闪存诊断

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Semper NOR的闪存诊断功能,可以及早发现潜在故障,从容实现系统恢复,满足了几个新的要求:

第一是数据的完整性,包括ECC、数据CRC和接口CRC,进行一系列错误检测,发现相关错误,这个对于功能安全性是非常重要的。

第二,错误报告,包括安全启动、程序运行、擦除操作、嵌入式操作、数据CRC。

第三是恢复操作,在SPI的模式下进行重启,允许主机对配置寄存器进行编程。

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与以前推出的HyperBus产品相比,Semper NOR的读取速度从330 MB/s提升到了400 MB/s;待机电流更低,Semper闪存的待机电流仅为11μA,省电56%,从而延长电池续航时间,特别是对可穿戴设备或需要电池供电的设备,这是非常重要的改进;功耗方面,深度休眠模式的电流也比上一代产品低84%,这也降低了功耗。

ADAS 系统解决方案

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NOR技术非常重要的功能是瞬时启动,瞬时启动的功能可以应用在车内的摄像头,这是赛普拉斯非常主导的应用领域,摄像头是整个ADAS系统非常核心的部分。视觉及传感器融合的SoC相当于整个摄像头的大脑(图左),它需要存储很多信息,并且可以瞬时启动。Semper能支持SoC启动时立即进行功能的处理。

Arm Cortex-M0主要实现诊断的功能(图右),会实时对下面的内容进行检查,随时进行诊断报告,因此Arm Cortex可以称作存储的大脑。

Semper不但是一个产品,更是一个平台。赛普拉斯未来会在这个平台上推出功能更加丰富的产品。目前,赛普拉斯的512Mb Semper闪存产品处于为重要客户提供样品的阶段,成熟的样品将于 2018 年 4 季度推出。使用 24-ball 栅阵列 (BGA)、16-pin SOIC 以及 8-contact WSON 封装的产品,预计将于 2019 年第一季度量产。

目前汽车对存储的需求是512 Mb、1Gb、2Gb,4Gb已经是最高的密度要求了,Semper的整个平台的计划也是按照满足市场最高要求来做的。未来汽车存储市场需求强大,Semper NOR的推出将有望延续赛普拉斯在高端NOR市场的领先地位。


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