嵌入式存储器赋予智能机更多可“能”

【作者】谭庆华

嵌入式存储产品eMMC除了能提供大容量存储空间，还将闪存和负责提供标准接口和管理的控制芯片集成在一颗MCP芯片中，大大提升了存储性能，未来将在智能手机等领域得到迅速发展。

随着智能手机操作系统的升级和更多功能体验推陈出新，它对存储器的需求也在不断提升。在这个风潮推动下，嵌入式存储解决方案eMMC(Embedded MultiMediaCard)逐渐在智能手机中普及开来。除了提供大容量的存储空间，eMMC还将NAND Flash芯片和负责提供标准接口并管理闪存的控制芯片封装在一颗MCP中，提高了系统可靠性并缩小占板面积。

现在市面上很多手机存储方案仍然是采用程序放在NAND中，存储主要依靠外部T卡，而手机厂商对这种传统模式也已经习惯，因此不太理解eMMC的市场需求在哪些地方。对此，嵌入式存储开发商深圳江波龙电子有限公司产品总监王景阳解释说，首先从存储空间来看，智能手机操作系统对闪存空间的要求越来越大，比如Android平台操作系统至少需要100MB，双备份就需要200MB，加上Android常用软件每个数10MB不等，这样常用安装约需100MB以上，再加上GPS地图至少需要800MB，其他视频、游戏每个数百MB，高保真的MP3每首5MB以上，100首需要500MB，再算上其他备份和预留区域，智能手机对移动存储的容量平均超过1GB，因此内置4GB以上存储将是中高端智能手机的必配。这样看来，传统NAND闪存最好512M容量已不能满足智能手机的需求，而如果在外接T卡里存储程序甚至系统，等于是在把电脑的系统放在闪存盘里，T卡的质量、接口这些不稳定因素将直接影响系统性能。

其次，传统方案中主芯片要做很多对NAND闪存的管理工作，比如ECC校验、坏块的管理、驱动等，而eMMC中原来主芯片的这部分工作都让所集成的控制芯片来完成，从而在坏块管理、兼容性、多任务存储管理、使用寿命等方面具有更高的性能，可提升智能手机使用体验。另外，以前因闪存更新换代导致不能出货的情况时有发生，而eMMC采用JEDEC标准接口，主机不需要面对因闪存变动而改动软件的情况，这样手机厂商在设计存储模块时只需考虑eMMC芯片是否符合标准，而无需面对其它如NAND更新换代、兼容性等繁杂问题，使得手机厂商能专注于产品开发的其它部分，缩短产品上市时间。

王景阳认为，智能手机的“智”靠的是CPU和方案厂商，而决定智能手机有多少“能”的，就是手机本身的闪存和存储空间。未来几年将是智能手机快速发展的几年，深圳市半导体行业协会高级分析师吴利民认为，2012~2015年在全球范围内将掀起一场智能手机全面替代功能手机的革命，届时智能手机的销售量有望比2011年翻一番。在这种形势下，业界对eMMC市场的预测也非常乐观。据iSuppli的一项报告指出，2011年全球eMMC市场为3.4亿片，2012年将达到4.75亿片，到2014年全球将有5亿部手机使用eMMC，其年增长率超过30%。目前国际大厂如三星、金士顿等纷纷推出自己的eMMC产品，本土厂商如江波龙也推出了自己的eMMC产品系列。据了解，江波龙eMMC采用了SMI控制器和三星NAND存储器，接口符合JEDEC eMMC4.41标准，具有后台运行、增强可靠写入以及高优先级写入等功能。为了更好地支持便携设备对低功耗性能的要求，该公司eMMC支持双电压工作模式，其中NAND闪存内核为3.3V，控制器部分则为1.8V或2.2V。存储容量覆盖到2~64G，可满足不同的应用需求。

王景阳特别提到，在手机设计中使用eMMC方案时，由于eMMC和DRAM分开，因此手机板上多增加了一个器件，空间设计上就需要作相应的调整。对此目前在业界有两种方式，第一种是在主芯片的平台上做一个POP的封装，将主芯片和DRAM放在一起相叠加; 第二种是对面积要求很高的情况下，将eMMC和DRAM做成一颗BGA封装，但容易产生干扰或信号不稳，因此第一种方式最被推荐。

目前eMMC规格从eMMC4.3世代发展到eMMC4.4世代，2012年将迎来eMMC4.5世代的量产。除了智能手机，在平板电脑、GPS等便携式设备领域，eMMC也有广阔的市场。虽然由于产品本身的发展和接受程度等因素限制，离市场普及还需要一定的时间，但未来随着智能手机和平板电脑的快速推广，eMMC嵌入式存储产品的市场需求量会越来越大，并且将会全面进入消费类电子产品和工业领域。

附：eMMC：智能手机嵌入式存储解决方案

【作者】王景阳(产品总监，深圳市江波龙电子有限公司)

2012年智能手机将出现快速增长，中国新增手机中智能手机将超过7,500万，而全球的数字概有4亿多。明年也将是智能手机高容量存储爆发年，这话之前讲可能是一个噱头，但现在事实已经看到了，如果等大家觉得这件事情很热了再去看，那你的步伐就晚了。我们的判断是明年的智能手机存储容量至少需要1G，而且主流配置很可能要2~4G。

为什么需要高容量的存储？首先是操作系统就已经需要很大的空间，而各种操作平台包括浏览器、应用程序也都需要空间来存放。尽管也可以放在外面的T卡里，但T卡可能导致一些不稳定的因素存在。

目前的智能机存储方案是用NAND MCP，它的容量可能最小为512+265，高的达到4G+4G，甚至更大的还有8G+8G的。但如果应用比较多，需要更高内存空间怎么办？解救方案就是用eMMC。实际上eMMC不是一个新的东西，之前业界有一个卡的标准MMC，MMC和eMMC在2003、2004年的时候还有过很多争议，互相竞争，最后还是eMMC胜出。主要原因是eMMC得到很多大厂的支持，该方案把嵌入式存储需要的功能加入到MMC里，形成了eMMC规范。简单地说，eMMC就是把原来主芯片对NAND Flash的管理和控制都放在控制器里完成，而不是由主芯片完成，这样主芯片不用关心里面的细节，只关心整个指标能不能达到规范的要求就可以了。eMMC和主芯片间是标准接口，主芯片不用考虑存储器本身的变化，这样任何一个容量如2G、4G、8G、16G、32G都可以直接加入到系统中，对兼容性方面提升很大。eMMC现在已经可以提供2~64G的容量，能够满足大家在现实手机中的应用，使用起来就像电脑里的硬盘，系统厂商不必再担心未来存储会有什么问题。
 

(本文原文刊载于《集成电路应用》杂志2011年第12期，转载请注明出处。)