如何选择最佳汽车应用闪存

本文作者：赛普拉斯半导体公司 Susie Gao

在过去几年里，汽车应用对 NOR 闪存的需求不断增加。NOR 闪存最初应用在信息娱乐和引擎控制等方面。然而，随着汽车电脑化进程的步伐不断加快，NOR 闪存在汽车领域中的应用越来越广泛。尤其是在高级驾驶辅助系统 (ADAS)、数字仪表盘和信息娱乐等系统对NOR 闪存的市场需求迅猛增长。

高级驾驶辅助系统

针对提高驾驶安全性的高级驾驶辅助系统 （ADAS） 的市场发展快速增长。目前，大部分ADAS 应用主要是基于摄像头（如最常见的倒车摄像头）来协助驾驶员识别附近的危险情况（见图 1）。此外，还有更加先进的传感摄像头，为驾驶者提供自动防撞、车道更换和停车等辅助功能。由于汽车越来越自动化，传感摄像头市场预计将继续扩大。与观察型摄像头相比，传感摄像头需要更为复杂的处理程序，因此需要高效 SoC 来支持这种先进技术（见图 2）。市场对高密度、高性能 NOR 闪存的需求也将随着应用规模的扩大而持续增长。

图 1：目前，高级驾驶助理系统 (ADAS) 利用观察型摄像头来协助驾驶员识别附近的危险情况。

图 2：与观察型摄像头相比，传感摄像头需要更为复杂的处理程序。因此，市场对高密度、高性能表现的SoC 和 NOR闪存的需求日益增加。

数字仪表盘

较早以前，汽车使用指针式仪表器向驾驶员显示信息（见图 3）。如今，越来越多新款式汽车使用配有辅助显示器的数字仪表盘或嵌入式仪表板，在屏幕上显示指针式仪表器。数字仪表盘通常为12英寸或以上的全高清显示器，因此嵌入式显示器的尺寸也在不断增大。相应地，更大的显示器尺寸导致系统需要处理更多的内容。这意味着单凭控制 MCU 的嵌入式闪存将无法处理负载量。我们需要外置的高密度 NOR 闪存来支持当今最先进的数字仪表盘，这进一步增加了市场对NOR 闪存的需求（见图 4）。

图 3：传统意义上，汽车通过模拟指示器为驾驶者显示信息（左）。如今很多汽车都安装了全 TFT-LCD 液晶显示屏嵌入式仪表。

图 4：更大尺寸的数字仪表盘显示器可处理更多的内容。单凭控制 MCU 的嵌入式闪存将无法处理负载量，因此需要外置高密度 NOR 闪存。

信息娱乐系统

传统的信息娱乐系统使用 NOR 闪存来存储引导代码、应用程序以及实时操作系统。Linux 操作系统（适用于 Android 系统）被广泛应用于信息娱乐系统中，大大增加了操作系统所需的内存。由于内存增加，操作系统不可以再单独存储在 NOR 闪存中。为了满足操作系统和应用对存储带宽的需求，e.MMC 卡和 SD 卡在信息娱乐系统中的应用日益普及。然而，工程师需要注意的是，eMMC 和 SD 卡不能完全满足高速运行，因此需要把高速运行的引导代码和其他功能存储在 NOR 闪存中。

图 5：信息娱乐系统需要引导代码、实时操作系统和应用程序代码。

图 6：信息娱乐系统广泛使用 Linux，显著增加了操作系统的内存需求量，因此无法单独使用 NOR 闪存。需要高速运行的引导代码及其他功能要存储在 NOR 闪存中以满足处理时限。

ADAS、数字仪表盘和信息娱乐系统这三款汽车应用是 NOR 闪存需求的主要来源。这些应用拥有更多功能以及更大尺寸的显示屏，导致需要处理更多的数据。因此，需要高密度、高性能的 NOR 闪存来满足实时要求。

为 ADAS、数字仪器盘和信息娱乐系统选择内存解决方案时，需要考虑到汽车在发动机启动时，这三种应用也必须快速启动运行。然而，系统的大数据量使之难以实现快速启动。其中一种解决方法是，将数据连续存储在 RAM (DRAM) 中。但是，这个方法的缺点是，在 RAM (DRAM) 中保留大量数据会导致待机电流增加，耗尽汽车电池。

因此，快速读取存储在闪存中的数据，是实现发动机启动时快速启动应用的关键。如果这个问题只是与闪存的读取速度有关，可以使用多个闪存和加大数据总线宽度。然而，考虑到引脚的数量，这并不是理想的解决方案。另一种可行的解决方法是，在传输数据过程中进行数据压缩。然而，图像压缩会导致图像质量变差，这可能对依赖汽车应用图像提供安全提示的驾驶者带来严重后果（参见图 7）。

图 7：使用数据压缩来补偿存储器读取速度时，图像质量会变差。

HyperFlash 内存可以提供高达 333MB/s 的高速读取性能来解决以上问题。HyperFlash 内存比赛普拉斯 GL512S 并行 512Mb NOR 闪存等传统并行 NOR 产品的读取性能快三倍，比赛普拉斯 FL512 SPI512Mb NOR 闪存的 QSPI 产品快五倍（见图 8）。

图 8：HyperBlash 与 HyperBus 的速度比其他内存替代方案的快三到五倍，同时保持使

事实证明，读取速度的大幅度提高能有效缩短发动机启动时的应用启动时间。此外，HyperFlash 内存最多可以使用十二个终端进行控制（见图 9）。这有助制造商保持小尺寸封装，并限制接口到内存所需的引脚数量。HyperFlash 内存能够提供高性能 NOR Flash 功能，使汽车系统制造商在不影响响应能力的情况下可以增加功能和加大显示屏幕尺寸。

图 9：HyperFlash 内存能够提供高性能 NOR Flash 功能，使汽车系统能够在不影响响应能力的情况下增加功能和加大屏幕尺寸。

综上所述，NOR 闪存具备多个优势，而随着互联汽车发展变得越来越复杂精细，配备全新的、安全度更高的娱乐、导航功能，NOR 闪存的需求也将会不断增加。选择闪存解决方案时，工程师可以通过测试高级驾驶辅助系统、数字仪表盘和信息娱乐系统的具体要求，并从快速应用启动、大屏幕优质图像显示、性能以及引脚数量等方面考虑，从而灵活地为不同类型的汽车选择合适的闪存解决方案。