满足5G无线基础设施的故障安全要求

技术

为了在较短的上市时间内响应不断变化的市场标准，现场可编程门阵列(FPGA)和互补片上系统(SoC)已广泛应用于各种无线基础设施应用中。每次系统启动都需要配置FPGA和SoC。现场可编程门阵列和片上系统可以由各种类型的存储器配置，如闪存、eMMC、非托管NAND和SD卡。与NAND闪存(托管或非托管)和SD卡不同，NOR闪存可以在初始响应和启动时提供高可靠性，延迟低，并且可以在市场上存活10年或更长时间。此外，与浮栅技术相比，镜像位技术(每个存储单元存储两位)的改进支持更大的密度缩放。更高的密度可以实现5G无线基础设施所需的1Gb单芯片和更高密度的NOR  Flash  产品。正因为这些特点，NOR闪存在无线基础设施应用中被广泛用于配置FPGA和SoC，从而快速可靠地启动这些设备。

满足5G无线基础设施的故障安全要求

密度

5G可以使用6GHz和28GHz以下的频段。这些载波频率远高于典型的4G  LTE频率。虽然随着频率的增加，较高的载波频率可能支持更多的信道，但传播会变得更差。在这些频率下，由于自由空气的衰减和信号无法穿透固体，连接仅限于短程视线。

因此，收发器将不得不依靠波束整形等技术。波束整形提供相长干扰，以增强接收端的信号，但小区必须更紧密地连接在一起。多输入多输出天线及其射频前端是实现5G接入单元的关键。对于基站，天线可能是64x64阵列。64x64 MIMO将会爆炸转发的带宽需求(天线和数字前端的连接)。与4G  LTE数字单元中使用的相比，接入单元中使用的FPGA/SoC必须具有更多的逻辑元件(更高的密度)、更高的DSP能力和更多的收发器。这些要求的提高会导致更大的配置镜像，这就要求FPGA/SoC配置使用更高密度的单片NOR闪存。对于5G接入单元，密度范围从512Mb到2Gb。

连接

FPGA和SoC可以通过两种不同的接口类型(并行和串行)配置/启动闪存。虽然并行接口支持更快的读写时间，但接口需要太多的输入输出。比如考虑用FPGA接口连接1Gb并行NOR  Flash，需要的IO量是49。但是随着密度的每一次增加(2G、4G、8G等。)，引脚数增加1。

或非闪存串行接口基于控制器上的通用串行接口。它采用SPI(1位)、双SPI(2位)、四SPI或Q-SPI(4位)甚至八通道SPI(8位)接口。工程师们正在为新的系统设计从并行接口迁移到串行接口。串行接口减少了内存和SoC中的引脚数量，减少了PCB，从而降低了成本和尺寸。八通道SPI和HyperBus接口现在可以提供高达400MB/s的性能，与并行接口相当。请注意，虽然最近在赛灵思发布的Versal  FPGA可以支持八通道SPI和Q-SPI接口，但是14nm及以上的FPGA/SoCs只支持Q-SPI接口。

电压

除了并行接口和串行接口，接口的电压要求也是一个重要的选择标准。如今，面向5G的FPGA/SoC将采用最先进的工艺节点进行开发，这将减少3V电压的I/O支持，从而提高IC的可靠性和性能。市面上大部分闪存都是3V组件(也就是说需要在2.7V到3.6V的电压范围内工作)。最新的FPGA/SoC需要1.8V  NOR  Flash组件(这些组件需要在1.7V到2.0V的电压范围内工作)。随着现场可编程门阵列和其他控制器继续向更小的外形和电源电压发展，1.2V或非门闪存组件将逐渐变得可用。虽然大多数NOR闪存组件只需要一个电源电压，但1.2V组件需要两个不同的电源。一个用于核心，另一个用于输入输出(输入输出的高低条件参考VIO定义)。将VIO与VCC分开为系统设计者提供了更大的灵活性，但需要额外的电源。