eMMC的发展历史及未来市场前景

导读:

    eMMC是针对智能型手机（Smartphone）所设计的内嵌式存储器规格，是外接式记忆卡MMC的延伸，eMMC之后也扩散至平板计算机（Tablet PC）应用领域。

　　eMMC设计概念是把NAND Flash芯片和控制芯片封装成BGA封装芯片，可节省电路板的面积，客户设计新产品时，也不需考虑内建NAND Flash芯片的三星电子（Samsung Electronics）、美光（Micron）、东芝（Toshiba），或是35纳米、24纳米或19纳米制程，便利了手机客户设计的程序和新产品问世时间点。

　　快闪记忆卡协会SD协会也同样推出eSD规格，但目前eMMC在智能型手机内嵌式存储器领域的领导位置无可动摇，几乎是所有手机大厂储存接口的标准，除了苹果（Apple）必采用自家的设计规范外。

　　eMMC规格的标准这几年也快速演进，从eMMC4.3、eMMC4.4、eMMC4.5陆续问世，而预计接棒eMMC规格的会是三星电子（Samsung Electronics）主导的UFS（Universal Flash Storage），会把Mobile RAM等芯片功能都涵盖。

　　在智能型手机领域中，eMMC规格是主流，但在平板计算机或是轻薄型笔记本电脑（NB）上，仍要和SATA接口的固态硬盘（SSD）做竞争，毕竟SATA SSD有读写速度上的优势，不论是随机效能（Random Performance）或是连续效能（Sequential Performance）等，内嵌式iSSD也都明显优于eMMC，较适合PC类的产品应用，例如新帝的iSSD产品就是SATA接口SSD的代表。

 

　　讨论到eMMC的发展历程，必须要从介绍Flash的历史开始

 

　　Flash分为两种规格：NOR Flash和NAND Flash，两者均为非易失性闪存模块。

　　1988年，Intel首次发出NOR flash技术，彻底改变了原先由EPROM和EEPROM一统天下的局面。NOR类似于DRAM， 以存储程序代码为主，可以让微处理器直接读取。因为读取速度较快，但晶片容量较低，所以多应用在通讯产品中，如手机。

　　1989年，东芝公司发表NAND flash结构，强调降低每比特的成本，更高的性能，并且像磁盘一样可以通过接口轻松升级。因为NAND flash的晶片容量相对于NOR大，更像硬盘，写入与清除资料的速度远快于NOR，所以当时多应用在小型机以储存资料为主。目前已广泛应用在各种存储设备上， 可存储代码和资料。

 

　　NAND Flash的存储单元发展：从 SLC， MLC到TLC，超越摩尔定律

 

　　SLC=Single-Level Cell， 即1bit/cell，读写速度快，寿命长，价格是MLC三倍以上，约10万次读写寿命。

　　MLC=Multi-Level Cell， 即2bit/cell ，速度一般，寿命一般，价格一般，月3000-10000次读写寿命。

　　TLC=Triple-Level Cell，即3bit/cell，速度慢，寿命短，价格便宜，约500次读写寿命，技术在逐渐成长中。

　　摩尔定律是由英特尔（Intel）创始人之一戈登·摩尔（Gordon Moore）提出来的。其内容为：当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。换言之，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18个月翻两倍以上。而NAND Flash行业的摩尔定律周期则只有12个月。

　　NAND Flash的存储单元从最初的SLC（ Single Layer Cell）， 到2003年开始兴起MLC （Multi-Layer Cell）， 发展至今，SLC已经淡出主流市场，主流存储单元正在从MLC向TLC（Triple Layer Cell）迈进。纳米制程工艺和存储单元的发展，使得同样大小的芯片有更高密度和更多的存储单元，Flash得以在容量迅速增加的同时，还大幅降低了单位存储容量的成本。

　　但其弊端也轻易显现，从原来的1bit/cell发展到后来3bit/cell， 计算更为复杂，出错率不免更高，读写次数和寿命也会更短。在这种情况下现有MLC 和 TLC Flash 都需要搭配一颗高性能的控制芯片来提供EDC和ECC、平均擦写等Flash管理。

　　随着近年平板电脑和智能手机等在全球热潮来袭，嵌入式存储eMMC即营运而生

 

　　iphone，iPAD带动了智能手机和平板电脑行业的迅猛发展，引发了电子产品更新换代，对存储硬件提出了更高的要求。多媒体播放、高清摄像，GPS，各色各样的应用以及外观轻薄小巧的发展趋势，要求存储硬件拥有高容量、高稳定性和高读写速度的同时，需要存储芯片在主板中占有更小的空间。然而NAND Flash 随着纳米制程和存储技术的主流趋势发展，性能却在不断下降。可擦写寿命短，出错概率高，读写速度慢，稳定性差。嵌入式存储芯片eMMC就可以弥补这个市场需求和NAND Flash发展的缺口。

　　eMMC （ Embedded Multi Media Card） 采用统一的MMC标准接口， 把高密度NAND Flash以及MMC Controller封装在一颗BGA芯片中。针对Flash的特性，产品内部已经包含了Flash管理技术，包括错误探测和纠正，flash平均擦写，坏块管理，掉电保护等技术。用户无需担心产品内部flash晶圆制程和工艺的变化。同时eMMC单颗芯片为主板内部节省更多的空间。

　　之前市场上流通的eMMC产品均出自国外的厂商闪迪、三星、东芝。而大陆厂商泰胜微科技今年第一个在国内推出了自有品牌BIWIN的eMMC产品，完全自主研发和封装测试，并将其产品命名为qNAND，已于年中推向了市场。泰胜微科技专注于嵌入式存储产品的研发和生产。拥有11年Flash的行业经验，是华南地区唯一一家拥有12寸晶圆封装测试工厂的民营企业。根据最新的测试结果，BIWIN的品牌eMMC——qNAND在一些关键性能指标上大幅优于同类产品。作为后来者，泰胜微的表现很值得期待。

 

　　

         

　　上图为 BIWIN品牌eMMC—qNAND正反面

 

　　eMMC的未来

 

　　eMMC规格的标准逐渐从eMMC4.3世代发展到eMMC4.4世代，eMMC4.5即将问世。就目前JEDEC的规划方向来看，eMMC下一个世代将会由UFS（Universal Flash Storage）规格接棒。我们将UFS视为一种衔接eMMC 4.5版后的NAND Flash新接口标准，预期未来初期将在智能型手机及平板计算机等新兴智能型移动装置上，成为嵌入式储存媒体的主要的应用标准之一。UFS将提供极高的速度，以即时高速存储大型多媒体文件，同时在消费电子设备上使用时降低功耗。有了新的标准，预计用户存取90分钟电影的时间会从目前的3分钟降低到几秒钟。这项新的标准将支持手机，数码相机等其他消费电子产品，并将做为方便通用的开发标准存在。

　eMMC的市场需求

 

　　IHS iSuppli公司的研究显示，在手机和平板电脑等智能产品的推动下，2011年嵌入式多媒体卡（eMMC）出货量有望大增62%。eMMC是一种闪存产品。

　　今年eMMC出货量预计将达到3.337亿个，高于2010年的2.060亿个。2011年总体手机出货量的23%左右，大约相当于2.397亿部，将采用eMMC，该比例两年后将升至37%。其它重要的eMMC领域将包括平板电脑、电子书阅读器和具备GPS的便携导航设备。摄像机和机顶盒也在考虑使用eMMC的可行性。eMMC可提供节省成本的长期解决方案，而且具有标准化引脚。

　　未来几年eMMC出货量将继续上升，预计2012年增长42.3%至4.749亿个，2015年达到7.791亿个，如图4所示。手机将是eMMC市场的最大领域，2015年该领域的出货量将达到5.601亿个，占72%。平板电脑将是第二大eMMC应用市场，四年内该领域的出货量将从今年的1800万个剧增到1.48亿个。

　　eMMC的发展非常迅速，性能几乎逐年提升。IHS iSuppli公司的研究显示，作为一种成本划算的高密度闪存，eMMC已成功打入智能手机和平板电脑等高端市场，这些产品要求较高的存储密度，同时要求低功耗和较小的引脚。

　　尤其是，4.5 eMMC规范增加了几种新能力来提高寿命，包括每秒200MB的单数据率HS200模式，几乎把现有内存传输速度提高了一倍。该规范还允许增加一个易失性（volatile）缓存，进一步利用eMMC portioning来实现更快的程度。

　　IHS公司认为，随着NAND技术发展成各种更加专门的解决方案，eMMC将获得更大的增长动能。它带来了多个供应商之间的兼容性、长期支持和可接受的成本。另外，该产品较强的可靠性与性能，将帮助其进入未来的高端产品之中，从而确保eMMC市场在未来几年保持增长。

转自: http://ee.ofweek.com/2011-08/ART-8300-2812-28479674_3.html