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非易失性存储器在消费电子应用中的烧录方法研究

满佳喜

摘 要： 随着电子技术的不断发展，存储器在电子系统中被大量使用，非易失性存储器作为一类掉电后数据不丢失的存储器，在消费电子领域得到了很广泛的应用，而非易失性存储器的数据烧录是系统应用中必然要面对的问题。本文对非易失性存储器的烧录方法进行探讨，介绍多种非易失性存储器的烧录方式并进行差异对比，通过非易失性存储器烧录方法的研究，有利于在不同的电子应用中选择更加合理的烧录方式从而达到成本和效率的最优。
关键词： 非易失性存储器；消费电子；烧录方法
1.非易失性存储器介绍
存储器是信息技术中用来存储信息的载体，广义上来说，只要能保存二进制数据的都可以称为存储器。按照电子系统掉电后存储器内部所存储的数据是否能保持不丢失，存储器分为易失性存储器和非易失性存储器。随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，我们正迈向一个信息社会。信息社会离不开信息的存贮，而人们在不断地探索存贮新技术，形成了品种繁多的存储器家族，其中半导体非易失性存储器（Non-Volatile Memory）因其具有掉电仍能保持信息的特点而成为存储器家族的热门领域。
消费电子是指提供给日常消费者生活中使用的电子产品，是一种与消费者的生活、工作和娱乐都息息相关的电子类产品，主要侧重于个人消费。随着电子技术的发展，消费电子所涉及的产品领域和行业越来越丰富。
消费电子类产品一般都至少包含嵌入式处理器和存储介质，而存储介质往往既包含易失性存储器，也包含非易失性存储器，其中非易失性存储器常用来存储系统程序、配置数据等。目前市面上常用的非易失性存储器代表是Flash存储芯片，Flash存储器是20世纪80年代末逐渐发展起来的新型半导体非易失性存储器，具有结构简单、高密度、低成本、高可靠性和在系统电可擦除可编程等优点。作者所在的公司复旦微电子集团是国内知名的芯片供应商，其中非易失性存储器产品线是公司主要产品线之一，公司拥有丰富的Flash设计经验，多年来长期供应Flash存储器芯片，产品具有高可靠性及高安全性，应用范围涵盖了音视频设备、手机、移动外设、PC/Notebook、网通产品、显示面板、摄像头、办公设备及工控产品等，典型产品如FM25F04A是一款4Mbit容量的Flash存储芯片。
2.非易失存储器烧录方法
122.1预烧录
预烧录是指存储器芯片在焊接到电路板之前先将需要存储到芯片中的数据写入到芯片中，该烧录操作通过市面上的通用编程器都可完成，如西尔特、岱谱、河洛、艾科等品牌的通用编程器。
通用编程器仅用来烧录，没有别的应用功能，可以针对烧录进行专门的设计优化，因此往往效率比较高，即使对于大容量的存储器也能在短时间内完成烧录，实际使用岱谱的SF600编程器烧录FM25F04A可以在2秒内完成。采用预烧录的方法需要采购通用编程器，有一定的硬件成本，但烧录软件一般都由编程器厂商提供，用户无需专门开发烧录软件，因此该烧录方法无额外的软件开发成本。另外，在消费电子大规模的生产应用上，为满足自动化生产需求，目前通用编程器厂商还专门开发了多工位、自动拆编带进料烧录后再编带等更高效率的烧录系统，可以大幅度的提高生产效率。
预烧录方法有一定的劣势，如果在存储器芯片焊接到电路板以后，发现某片存储器芯片的数据不正确，那么要重新烧录时则需要将芯片先从电路板上拆下，再进行烧录，然后再重新焊接到电路板上，返工成本较高，灵活性较差，尤其对于一些结构件不便拆卸的应用，预烧录方法则不推荐使用。
预烧录方式对于如下的烧录需求比较适合：
1）每个存储器芯片烧录的数据一致，如程序存储数据等。
2）存储器芯片采用较大的便于手工操作的封装，如DIP（Dual In-line Package双列直插式封装）、SOP（Small Outline Package？小外形封装）等封装形式。
2.2在线烧录
在线烧录（ICP：In Circuit Program）是指将存储器芯片先焊接到电路板上，然后通過电路板上预留的烧录接口或烧录触点连接外部的通用或者专用编程器进行烧录，该方法需要采购或设计专用编程器，且需要设计与电路板对应的工装，且每条产线都需要配备一套编程器和工装，因此硬件成本相对较高。该烧录方法如果使用通用编程器则无需开发软件，但如果使用自行设计的专用编程器，则有一定的软件开发成本。
由于在线烧录一般也是连接外部的通用编程器或者专用编程器，而编程器可以针对性的对烧录速度专门进行优化，因此效率会比较高。
对于在线烧录方法，如在生产过程中发现存储器芯片所烧录数据不正确，只需要重新进行在线烧录即可，无需将芯片从电路板上拆下，灵活性比预烧录要强，但如果已安装外壳，那么要重新烧录的话就需要拆除外壳才能进行，所以灵活性有一定的局限。
在线烧录对于如下的烧录需求比较适合：
1）每个存储器芯片烧录的数据存在差异，如显示器控制主板存储器芯片中存放的配置参数等，每块主板在生产中需要根据生产设置烧录特定的数据。
2）电子产品电路板有放置烧录接口或烧录触点的空间，电路板尺寸不能太小，如显示器控制主板、电脑主板等电路板尺寸相对较大，应用中就符合该条件。
2.3在系统烧录
在系统烧录（ISP：In System Program）是指将存储器芯片焊接到电路板上，但并不是通过电路板上预留的烧录接口或烧录触点对存储器进行烧录，而是通过电子系统本身对外的通讯接口先与嵌入式处理器进行通讯，然后通过嵌入式处理器对存储器发送烧录指令的方式进行数据烧录。
在系统烧录方法需要先将数据通过电脑控制端传输给嵌入式处理器，然后通过嵌入式处理器发送读写指令完成对存储器的烧录，数据的传输、嵌入式处理器的操作都会影响烧录的效率因此在系统烧录的效率较低。
在系统烧录方法无需额外采购诸如编程器的硬件设备，因此硬件成本最低，但该方法需要额外开发嵌入式处理器所对应的存储器读写驱动程序和对应的电脑控制端应用软件，因此软件开发成本最高，由于该方法即使在电子产品加工完成后也能方便的进行数据烧录，灵活性方面是最强的。
在系统烧录对于如下的烧录需求比较适合：
1）每个存储器芯片烧录的数据存在差异，如蓝牙应用中的MAC（Media Access Control媒体访问控制）地址和CCM（CameraCompact Module摄像头模组）应用中的配置参数，每个电路板上所使用的存储器芯片中存储的数据都不一样，每次烧录操作都需要更新待烧录的数据文件。
2）电子产品的电路板较小，不便设置外部烧录接口或烧录触点，如蓝牙耳机主板、摄像头模组主板等电路板尺寸较小，应用中就符合该条件。
2.4烧录方法对比
综合来看，三种烧录方法各有优劣，从效率、成本、灵活性上对比如下：
3.总结
在消费电子应用领域，非易失性存储器芯片是常用的存储介质，而对存储器的烧录方法多种多样，通过本文的介绍，可以发现不同的应用中所适用的烧录方式也不一样，只有选择最合适的烧录方法，才能在生产成本、生产效率和维护灵活性上达到最合理。■
参考文献
[1] 潘立阳 朱钧 . Flash存储器技术与发展 . 《微电子学》，2002，32（1） ： 1 - 2.
[2] 复旦微电子FM25F04A技术手册，http：//
科学与财富2017年18期
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