在嵌入式系統(tǒng)設計中存儲芯片的選型需要在容量、功耗、封裝尺寸、可靠性和成本之間進行權(quán)衡。尤其對于運行Linux或Android的系統(tǒng)2Gb或4Gb的存儲空間往往捉襟見肘而16Gb以上的方案則面臨成本壓力。8Gb1GB容量在成本和空間之間提供了一個相對平衡的中間選項。最近看了一顆8Gb的并行SLC NAND把規(guī)格書從頭到尾翻了一遍挑干貨整理出來。一、電壓與封裝XT27Q08A是一顆1.8V1.7V至1.95V供電的8Gb并行SLC NAND Flash。采用BGA63封裝尺寸為9mm×11mm。電壓方面現(xiàn)在很多新款主控的IO電平已經(jīng)轉(zhuǎn)向1.8V如果繼續(xù)用3.3V的NAND需要增加電平轉(zhuǎn)換芯片既增加成本也引入信號延遲。1.8V直連方案可簡化硬件設計。相比3.3V器件1.8V供電在功耗和發(fā)熱方面也有明顯優(yōu)勢。封裝方面BGA63比傳統(tǒng)的TSOP封裝大幅縮減了占板面積。對于PCB空間緊張的設計這一優(yōu)勢較為明顯。二、存儲架構(gòu)與接口該芯片采用標準的x8位寬接口控制信號包括CE、WE#、RE#、ALE、CLE、WP#等。對于有并行NAND設計經(jīng)驗的工程師硬件連接基本無需重新學習。芯片提供RY/BYReady/Busy信號為開漏輸出引腳可直接指示芯片的忙碌/就緒狀態(tài)相比軟件輪詢狀態(tài)寄存器更為高效可減輕CPU負擔。指令集支持標準的ONFI指令包括Read ID90h、ResetFFh、Block Erase60h-D0h等通用指令。如果此前項目使用的是鎂光、東芝或三星等同規(guī)格NAND驅(qū)動層移植工作量相對較小。三、功耗參數(shù)讀寫操作時電流最大30mA待機電流典型值100μA。低功耗特性對密封外殼、散熱條件有限的通信設備或便攜設備較為友好。四、存儲架構(gòu)與可靠性該芯片采用SLC技術(shù)數(shù)據(jù)保持時間典型值10年工作溫度范圍-40°C至85°C工業(yè)級。ECC要求為8-bit/544Bytes屬于主流且成熟的標準。ST、NXP、瑞芯微、全志等主流廠商的中高端MCU和SoC其內(nèi)置NAND控制器大多支持這一糾錯級別可在硬件層完成ECC處理無需軟件層額外實現(xiàn)復雜糾錯算法。芯片支持緩存編程Cache Program功能利用內(nèi)部寄存器作為緩存在大數(shù)據(jù)量連續(xù)寫入時提升吞吐率。頁編程時間典型值300μs。五、寫保護機制該芯片支持硬件寫保護功能。當WP引腳拉低時芯片進入硬件寫保護模式。在系統(tǒng)上電、掉電或電源不穩(wěn)定的瞬態(tài)過程中這一機制可物理隔絕誤寫入指令防止固件被意外改寫對需要高可靠性的工業(yè)設備有一定價值。六、應用場景基于該芯片的電壓、封裝和可靠性特性以下幾個場景較為匹配。5G通信模組/光模塊密閉金屬外殼內(nèi)散熱條件有限1.8V低功耗設計可降低發(fā)熱。100μA待機電流對功耗敏感的設計較為友好。工業(yè)網(wǎng)關(guān)/電力終端戶外機柜環(huán)境溫度變化大-40°C至85°C工業(yè)級溫寬可覆蓋嚴苛場景。SLC的擦寫壽命和數(shù)據(jù)保持時間適用于需要長期穩(wěn)定運行的設備。智能穿戴/便攜醫(yī)療設備BGA63封裝節(jié)省PCB空間可將省下的面積用于電池或其他功能模塊。七、Layout設計建議BGA63封裝的布局需注意以下幾點。電源引腳附近放置0.1μF陶瓷電容盡量靠近芯片引腳。并行總線的數(shù)據(jù)線和控制線保持等長設計減少時序偏差。編程和擦除時電流最大30mA確保電源網(wǎng)絡有足夠的載流能力。RY/BY信號建議上拉至VCC確保開漏輸出有正確的高電平狀態(tài)。八、選型注意事項選用該芯片前建議確認以下幾點。主控是否支持Parallel NAND接口及x8位寬模式。主控ECC能力是否滿足8-bit/544Bytes要求。1.7V至1.95V供電是否與主控I/O電壓匹配。BGA63封裝的球位圖是否與PCB設計一致。驅(qū)動側(cè)是否有對應的NAND Flash驅(qū)動及壞塊管理邏輯。九、小結(jié)XT27Q08A的核心優(yōu)勢可歸納為三點1.8V低電壓降低功耗和發(fā)熱BGA63封裝節(jié)省PCB空間SLC架構(gòu)提供較長的擦寫壽命和數(shù)據(jù)保持時間。對于需要中等偏大容量、低功耗、工業(yè)級溫度范圍且對長期可靠性有要求的嵌入式項目這是一個值得納入評估的選項。NAND Flash選型中電壓域匹配、ECC能力、壞塊管理機制、封裝兼容性等細節(jié)往往與容量同等重要。本文基于XT27Q08A規(guī)格書信息整理供選型參考。