移動存儲技術的變遷
發(fā)布時間:2008/5/27 0:00:00 訪問次數(shù):363
    
    
     在移動終端市場對多媒體功能日益增長的需求推動下,隨著手機的功耗、尺寸、重量和成本不斷降低,以語音為主的第二代移動電話技術已經(jīng)快速進化到面向功能的2.5g(以語音/數(shù)據(jù)為主),并開始進入語音、視頻、數(shù)據(jù)三網(wǎng)合一的智能手機和3g時代。
     推進移動通信語音、視頻、數(shù)據(jù)三網(wǎng)合一的力量不只來自手機用戶,還有服務提供商。為了能夠從激烈的競爭中脫穎而出,服務提供商不但要集中力量提供語音數(shù)據(jù)業(yè)務,還要提供高速增長的多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務,如娛樂(在線游戲、mp3)和實時視頻流以及gps定位和其它增值服務。手機逐漸成為融合各種應用的個人移動通信中心。
     架構變遷
     為了滿足移動通信對語音、數(shù)據(jù)、多媒體應用的處理能力、功耗、帶寬及安全性的更高要求和挑戰(zhàn),移動通信設備的核心——數(shù)字基帶處理器——正在從單核心處理器向雙核心處理器進化,甚至出現(xiàn)了含有多媒體應用協(xié)處理器的雙核心以及進一步的多媒體應用處理器。
     這些先進終端的處理能力,結合3g網(wǎng)絡增強的通信帶寬,推動了諸如數(shù)碼相機、視頻流、藍牙、gps定位、移動存儲器等多媒體功能的高速增長,這導致了數(shù)據(jù)存儲對固件非易失性存儲器的容量需求出現(xiàn)爆炸性增長。
     同時,當移動通信從2g進化到3g時,隨著具備處理多媒體內容的話機問世,固件的復雜性和應用程序的實時性被進一步提高,symbian、linux 和 microsoft smartphone操作系統(tǒng)逐步應用于某些先進的手機內。
     在安全性方面,為了有效地保護手機內的知識產權、軟件、網(wǎng)絡算法、參數(shù)、個人信息,防止這些內容被非法復制、惡意篡改和剽竊,現(xiàn)代通信系統(tǒng)已經(jīng)采取了提高安全性的措施,如密鑰加密和驗證。
     上述移動通信設備在功能角色上的變化,直接影響了存儲系統(tǒng)體系結構的變遷。移動通信設備的典型體系結構見圖1。
     圖1,手機系統(tǒng)體系結構 高密度封裝
     移動通信設備對空間十分敏感。在狹小的手機空間內集成如此之多的多媒體功能,迫使設計人員在有限的高密度空間內連續(xù)插入小形狀因數(shù)的子系統(tǒng)。因此,集成了多種不同的用于不同目的多片封裝(mcp)存儲器在移動通信發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。mcp在一個塑料封裝內縱向堆疊大小不同的各類存儲器和非存儲器元器件,是一種單封裝的混合技術。當mcp集成了處理器或數(shù)字信號處理器,或作為微系統(tǒng)獨立運行時,也叫系統(tǒng)封裝(sip)。在移動通信系統(tǒng)中,空間效率很高的mcp或sip封裝的元器件,其功耗要比分立的ic低很多。
     例如,mcp可能含有存儲xip嵌入式操作系統(tǒng)的nor閃存、存儲移動多媒體數(shù)據(jù)的nand閃存和工作存儲器sram。目前mcp 或 sip 技術能夠容納2片~ 9片ic疊裝。
     在移動通信設備上,基于nor閃存的mcp存儲系統(tǒng)的一個典型應用是數(shù)字基帶芯片組利用高密度存儲容量(256mb和512mb)存儲操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù),以及其先進的性能(突發(fā)模式讀和多存儲體),在單一封裝內增加ram(psram、lpsdram)可以優(yōu)化系統(tǒng)性能,同時保持與單片閃存大小相同的形狀因數(shù)。
     就nand閃存多片封裝而言,意法半導體(st)目前提供高達512mb的小頁閃存和256mb的lpsdram的多片封裝產品,大頁閃存系列產品將從2005年開始生產,st計劃密度512mb ~ 2gb的產品將采用單片封裝,4gb到8gb的產品最初將在一個封裝內采用雙晶片和四晶片封裝,同時還推出內置lpsdram的多片封裝。st還提供集成nomadik多媒體應用處理器、nand閃存和lpsdram的系統(tǒng)封裝,以滿足先進的功能豐富的手機和智能電話的市場需求。
     圖2,針對所有的存儲系統(tǒng)結構優(yōu)化的解決方案 閃存創(chuàng)新
     隨著多核心結構的處理性能、3g網(wǎng)絡的帶寬、固件和操作系統(tǒng)的復雜性不斷提高,多媒體功能的高速增長,移動通信設備對存儲容量需求越來越大。這一點落實到閃存產品上,也就是要求有新的能夠實現(xiàn)高密度存儲的器件架構出現(xiàn)! ∫驗槟軌蛟谕恍酒叽鐑燃筛嗟拇鎯ζ鳎碌拈W存單元結構“多電平閃存單元(mlc)”正在移動應用中快速增長。傳統(tǒng)的閃存單元(單電平單元slc)只能區(qū)別兩個分布碼,給邏輯值‘0’ 和 ‘1’編碼;而mlc不同,通過給浮柵施加大量的脈沖信號來微調浮柵內的電子注入,mlc(當前為兩位每單元)能夠識別四個分布碼,把 ‘11’ ‘10’ ‘01’ ‘00’ 四個邏輯值轉變成一個單一晶體管存儲單元。通過給幾個字并行編程(通過寫
    
    
     在移動終端市場對多媒體功能日益增長的需求推動下,隨著手機的功耗、尺寸、重量和成本不斷降低,以語音為主的第二代移動電話技術已經(jīng)快速進化到面向功能的2.5g(以語音/數(shù)據(jù)為主),并開始進入語音、視頻、數(shù)據(jù)三網(wǎng)合一的智能手機和3g時代。
     推進移動通信語音、視頻、數(shù)據(jù)三網(wǎng)合一的力量不只來自手機用戶,還有服務提供商。為了能夠從激烈的競爭中脫穎而出,服務提供商不但要集中力量提供語音數(shù)據(jù)業(yè)務,還要提供高速增長的多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務,如娛樂(在線游戲、mp3)和實時視頻流以及gps定位和其它增值服務。手機逐漸成為融合各種應用的個人移動通信中心。
     架構變遷
     為了滿足移動通信對語音、數(shù)據(jù)、多媒體應用的處理能力、功耗、帶寬及安全性的更高要求和挑戰(zhàn),移動通信設備的核心——數(shù)字基帶處理器——正在從單核心處理器向雙核心處理器進化,甚至出現(xiàn)了含有多媒體應用協(xié)處理器的雙核心以及進一步的多媒體應用處理器。
     這些先進終端的處理能力,結合3g網(wǎng)絡增強的通信帶寬,推動了諸如數(shù)碼相機、視頻流、藍牙、gps定位、移動存儲器等多媒體功能的高速增長,這導致了數(shù)據(jù)存儲對固件非易失性存儲器的容量需求出現(xiàn)爆炸性增長。
     同時,當移動通信從2g進化到3g時,隨著具備處理多媒體內容的話機問世,固件的復雜性和應用程序的實時性被進一步提高,symbian、linux 和 microsoft smartphone操作系統(tǒng)逐步應用于某些先進的手機內。
     在安全性方面,為了有效地保護手機內的知識產權、軟件、網(wǎng)絡算法、參數(shù)、個人信息,防止這些內容被非法復制、惡意篡改和剽竊,現(xiàn)代通信系統(tǒng)已經(jīng)采取了提高安全性的措施,如密鑰加密和驗證。
     上述移動通信設備在功能角色上的變化,直接影響了存儲系統(tǒng)體系結構的變遷。移動通信設備的典型體系結構見圖1。
     圖1,手機系統(tǒng)體系結構 高密度封裝
     移動通信設備對空間十分敏感。在狹小的手機空間內集成如此之多的多媒體功能,迫使設計人員在有限的高密度空間內連續(xù)插入小形狀因數(shù)的子系統(tǒng)。因此,集成了多種不同的用于不同目的多片封裝(mcp)存儲器在移動通信發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。mcp在一個塑料封裝內縱向堆疊大小不同的各類存儲器和非存儲器元器件,是一種單封裝的混合技術。當mcp集成了處理器或數(shù)字信號處理器,或作為微系統(tǒng)獨立運行時,也叫系統(tǒng)封裝(sip)。在移動通信系統(tǒng)中,空間效率很高的mcp或sip封裝的元器件,其功耗要比分立的ic低很多。
     例如,mcp可能含有存儲xip嵌入式操作系統(tǒng)的nor閃存、存儲移動多媒體數(shù)據(jù)的nand閃存和工作存儲器sram。目前mcp 或 sip 技術能夠容納2片~ 9片ic疊裝。
     在移動通信設備上,基于nor閃存的mcp存儲系統(tǒng)的一個典型應用是數(shù)字基帶芯片組利用高密度存儲容量(256mb和512mb)存儲操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù),以及其先進的性能(突發(fā)模式讀和多存儲體),在單一封裝內增加ram(psram、lpsdram)可以優(yōu)化系統(tǒng)性能,同時保持與單片閃存大小相同的形狀因數(shù)。
     就nand閃存多片封裝而言,意法半導體(st)目前提供高達512mb的小頁閃存和256mb的lpsdram的多片封裝產品,大頁閃存系列產品將從2005年開始生產,st計劃密度512mb ~ 2gb的產品將采用單片封裝,4gb到8gb的產品最初將在一個封裝內采用雙晶片和四晶片封裝,同時還推出內置lpsdram的多片封裝。st還提供集成nomadik多媒體應用處理器、nand閃存和lpsdram的系統(tǒng)封裝,以滿足先進的功能豐富的手機和智能電話的市場需求。
     圖2,針對所有的存儲系統(tǒng)結構優(yōu)化的解決方案 閃存創(chuàng)新
     隨著多核心結構的處理性能、3g網(wǎng)絡的帶寬、固件和操作系統(tǒng)的復雜性不斷提高,多媒體功能的高速增長,移動通信設備對存儲容量需求越來越大。這一點落實到閃存產品上,也就是要求有新的能夠實現(xiàn)高密度存儲的器件架構出現(xiàn)! ∫驗槟軌蛟谕恍酒叽鐑燃筛嗟拇鎯ζ,新的閃存單元結構“多電平閃存單元(mlc)”正在移動應用中快速增長。傳統(tǒng)的閃存單元(單電平單元slc)只能區(qū)別兩個分布碼,給邏輯值‘0’ 和 ‘1’編碼;而mlc不同,通過給浮柵施加大量的脈沖信號來微調浮柵內的電子注入,mlc(當前為兩位每單元)能夠識別四個分布碼,把 ‘11’ ‘10’ ‘01’ ‘00’ 四個邏輯值轉變成一個單一晶體管存儲單元。通過給幾個字并行編程(通過寫
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