多芯片封装存储器支持汽车中的下一代物联网连接

随着物联网的发展影响到从工业到消费类应用的方方面面，以及随之而来的新嵌入式设备的爆炸式增长，MCP 正在迅速发展以满足不断变化的需求。机器通过各种无线协议连接在一起并进行通信的能力正在推动许多特定领域的增长，例如家庭安全、可穿戴设备、智能计量、汽车信息娱乐和其他空间受限的应用，其中 MCP 很好地对齐。

MCP 最初是在蜂窝电话时代初期推出的，与单独的外部存储器类型相比，它具有许多优势。MCP 将 NVM（提供应用程序、操作系统和其他关键代码/数据执行的启动）与 RAM（用作高速临时存储器）堆叠在一个封装中。除了减少面积、提供更少的球数以及提高性能和密度之外，MCP 还通过使用行业标准 JEDEC 接口和存储器类型卸载微控制器 （MCU） 的嵌入式存储器来简化设计考虑。所有这些特征都推动了 MCP 在 IoT 应用中的采用，例如汽车信息娱乐和主动安全系统，我们将对此进行更详细的研究。

图 1： MCP 将非易失性存储器 （NVM） 和易失性存储器 （RAM） 组合在一个封装中

汽车内存要求

物联网现在正在进入汽车，它集成了类似智能手机的功能，使用户能够在舒适的汽车上播放音乐、预订餐厅和购买电影票。因此，车载内存需求不断增长，联网汽车的主要贡献者是信息娱乐系统中包含的通信模块，使用户能够在旅途中随时连接。

对于当今的内存解决方案，高温和质量标准是关键。由于汽车市场对质量、可靠性和工作温度的严格要求，联网汽车应用需要特定的内存解决方案；这些系统的关键性质为错误留下了最小的余地。汽车市场独特的功能要求包括：

零缺陷方法——在产品生命周期内不出现故障

持续改进过程——持续关注提高产品的整体质量，包括遗留产品

汽车级选择——在制造、组装和测试方面的严格选择标准，以确保最高质量的产品

长生命周期 – 10 到 15 年的产品可用性和支持

Burn-In Flow – 模拟产品生命周期的第一年以提高整体质量，即边际产品失效时的统计数据

工厂和组装场所的汽车认证 – 符合 ISO/TS 16949 的工厂和组装认证

AEC-Q100 – 基于失效机制的集成电路压力测试认证

汽车文档，例如：

生产部件批准流程 （PPAP） 文件 - 说明模具制造地点、部件组装地点和测试地点的附加文件，以便有正式的退货授权 （RMA） 跟踪

8D 故障模式和影响分析 （FMEA） 支持 - 深度支持，有保证的时间表和明确的改进步骤

为了满足这些要求，汽车应用中的物联网实施需要具有密度、功率、尺寸、性能、温度、可靠性、成本和支持的正确组合的内存配置。MCP 能够支持车载信息娱乐和主动安全系统，同时大大减少内存占用。

联网汽车中的 MCP

为了满足下一代汽车应用的内存密度和小尺寸需求，汽车制造商正在使用具有成熟工艺节点和设计稳定性的 MCP。

信息娱乐

信息娱乐系统已经扩展到包括管理和播放音频和视频内容；利用导航驾驶；提供后座娱乐，如电影、游戏、社交网络等；收听传入和发送传出的 SMS 文本消息；打电话；访问支持互联网或支持智能手机的内容，例如交通状况、运动成绩和天气预报。未来的系统希望通过 3D 地图等附加功能使信息娱乐系统成为车辆的中心点。

这些信息娱乐系统需要连接到互联网，该连接由位于汽车空间受限区域的 2.5G、3G 和 4G 连接模块提供，这些模块有时只有一张邮票那么大。 。

NAND MCP 利用 1Gb 到 8Gb 的密度来满足信息娱乐系统的不同内存需求。特别是，与其他形式的 NAND 闪存相比，SLC NAND 闪存在温度范围内提供更好的数据保留和编程/擦除 （P/E） 循环，以满足恶劣温度环境下对高可靠性的需求。

主动安全和驾驶员辅助

另一个快速增长的汽车细分市场是高级驾驶辅助系统 （ADAS）。这些系统正在从仅用于检测的备用声纳蜂鸣声扩展到包括有助于确保车辆乘员安全的系统。随着这些系统复杂性的增加，内存需求也随之增加，而 ADAS 模块（如连接模块）必须适应车辆空间受限的区域，从而使内存需求变得复杂。

为了让汽车中的电子设备跟上 ADAS 中添加的功能，以完成诸如防撞、车道检测、障碍物识别和其他关键功能等任务，制造商正在寻求 MCP 内存解决方案。为了获得极快的响应时间，许多采用高性能和高密度 LPDDR 的现有传感器模块正在转向更集中的 NOR + LPDDR2/LPDDR4 解决方案，以适应复杂性、智能和密度要求。

传统的并行 NOR MCP 利用 32Mb 到 512Mb + PSRAM（伪 SRAM）或 LPDDR 的密度，并提供高性能同步突发模式，通过执行快速启动应用程序、操作系统和其他关键代码/数据执行就地 （XiP） 系统设计，可实现 133 MB/s 至 266 MB/s 的突发读取速度。

MCP 中的 LPDRAM 密度范围从 512Mb 到 8Gb LPDDR 和 LPDDR2 可将 MCP 中的性能从时钟频率为 200 MHz 的 x16 总线宽度 LPDDR 的 800 MB/s 提高到时钟频率为 533 MHz 的更快 x32 总线宽度 LPDDR2 的 4 GB/s 以上。 使用传统的多总线接口 MCP 设计，所有这些性能都包含在具有高频信号完整性的 MCP 中。

图 2：传统多总线接口 MCP 设计

MCP的光明前景

虽然 MCP 一段时间以来一直处于低调状态，主要用于蜂窝电话，但它们的进化特性和功能为它们在嵌入式市场中许多新的物联网应用中的使用奠定了基础，尤其是在汽车行业。美光的汽车 MCP 产品提供多种密度的 NAND + LPDDR 或 NOR + RAM，可满足汽车行业的低每百万次缺陷 （DPM） 和寿命要求，而无需改变电路板或模块要求。

虽然现有的 MCP 内存解决方案已经满足未来汽车内存子系统的需求，但它们的性能和密度继续提高，而每比特的尺寸和功耗继续降低，不仅为下一代信息娱乐和 ADAS 需求铺平了道路，而且还为车辆车对车 （V2V） 和车对基础设施 （V2I） 汽车系统。几乎不需要设计新技术或启用满足物联网和汽车内存要求的完整生态系统，因为它们现在存在并且已经在进化的高速公路上。MCP 为系统设计人员提供了易于集成的解决方案，适用于最先进的 ADAS 和信息娱乐系统等需要高性能、高密度小封装内存的应用。

审核编辑：郭婷