從前端到後端 依應用選擇物聯網記憶體方案

旺宏針對穿戴式裝置推出寬電壓、低功耗快閃記憶體方案。旺宏

根據研究機構統計，到了2020年全世界連網設備預估將達500億個。從智慧手錶、智慧手環等穿戴式裝置，到智慧家庭中各種連網家電，企業當中智慧建築、智慧工廠的應用，在馬路上跑的連網汽車，以及智慧城市的各種監控裝置等，無數的連網裝置將隨時在產生資料，可以想見未來不只萬物聯網更代表萬物儲存的時代來臨。

以物聯網的架構來看，從前端連網設備到後端應用分析，都需要大量儲存設備。尤其前端連網裝置將隨著應用領域的不同而有不同的資料儲存需求，以下先從前端裝置的記憶體需求與解決方案談起，最後談後端做應用分析的儲存設備。

物聯網記憶體市場競爭激烈

以下從物聯網熱門應用說明。

1.穿戴式裝置與智慧家庭

對穿戴式裝置來說，NOR flash(編碼型快閃記憶體)可以說是絕佳選擇。由於NOR flash可支援隨機存取，程式碼可不先複製到另外的RAM快取就原地執行，也就是說NOR flash可以有高速的讀取效率，在Serial NOR是20MB/秒，在parallel的NOR達250MB/秒。此外，NOR flash直接執行程式碼也大大降低開機時間，讓裝置可立即開機使用，這麼一來不需要用到記憶體也就能減少耗電。再加上對一般型穿戴式裝置來說，經常會將搜集到的健康或健身資料上傳到雲端資料庫，因此在本地端不需要儲存太多資料。

基於上述原因，NOR flash與MCP(多晶片封裝記憶體)的組合適合多數穿戴式裝置使用。然而對於走高階路線的穿戴式設備來說，例如有儲存影像功能的裝置或Apple Watch，就會使用NAND flash(儲存型快閃記憶體)或eMMC規格的記憶體，或同時搭配Mobile DDR此類低耗電記憶體。

至於智慧家庭中的產品應用相當多元，從家庭電源管理、恆溫器、智慧家電，到安控系統、家庭娛樂設備、智慧閘道器等，需要不同的記憶體？儲存方案。NOR flash與NAND flash一樣在智慧家庭連網設備中不可或缺，因為需要迅速開機的性能以及高容量。此外，許多智慧閘道器也都已配備有NAS等級的儲存功能，希望成為智慧家庭雲端中心，但各家推出的智慧家電等連網產品則是會將資料傳送到廠商的雲端資料庫存放並做分析，在本地端沒有存放太多資料。

旺宏在1月推出針對穿戴式產品的新款NOR flash解決方案「MX25R產品家族」，採用Serial NOR介面，強調超小體積、寬電壓、低耗電等特色。而大廠美光也與華邦電合作開發超高速Serial NOR flash，將可比NAND flash更快速度，以及東芝等都有針對穿戴式或智慧家庭的記憶體解決方案。

2.工控應用市場

由於在智慧工廠或工控領域的應用也相當廣泛，各種嵌入式系統包括工業自動化控制機台、POS機、遊戲機或醫療設備等不同屬性設備，因此會使用各式各樣記憶體，如NAND flash、EEPROM(電子抹除式可複寫唯讀記憶體)、磁碟模組(DOM)、新的非揮發性記憶體ReRAM(電阻記憶體)/PCM，並使用SATA/SATA express介面的固態硬碟SSD，或是各種介面插槽mSATA、half-slim SATA、M.2來安裝SSD模組卡或是新的Micro SSD等，SSD除了上述模組卡外，還有封裝成硬碟外觀的SSD以及封裝成單一晶片外觀的SSD晶片等。由於SSD具備多樣外觀、高耐用性、高可靠度、低耗電、可客製化等特性，因而成為工控領域儲存方案的首選。

近期此一市場需求熱烈，各家廠商也不斷投入技術研發體積更小、更省電、讀寫速度更快的方案。包括宜鼎國際日前針對工控應用推出UDIMM/SODIMM/ECC和UDIMM/SODIMM DDR4動態記憶體模組，其推出完整產品線並符合JEDEC最新規範。而宇瞻則是以軟硬體整合的服務模式，提供SSD監控軟體App，讓使用者可透過行動裝置隨時監看SSD運作情形，並提供告警以降低SSD突然損壞的風險。其他還包括威剛、Memoright等都有針對工控應用推出儲存方案。

3. 車載系統

連網汽車內的各式應用不少，舉凡導航系統的3D地圖、擴增實境的技術、車載娛樂系統、先進輔助駕駛系統(ADAS)及行車記錄器等，均需要使用大量的揮發性與非揮發性記憶體。

以現階段來說，車載資通訊娛樂系統所使用的記憶體佔市場上最高比重，但未來隨著各國政府法規對安全性需求的驅動下，先進輔助駕駛系統所使用的記憶體方案相信會超越娛樂系統，其次是對於環保引擎監控類的應用也會快速成長。此外，各式的新應用均有頻寬需求，因此如4Gb以上的DDR3高效能DRAM需求將不斷成長。

進一步來看ADAS系統所使用的記憶體類型，DRAM主要用於汽車對汽車網路以及汽車對基礎設施網路等需要高密度與快速的記憶體，而低功耗DRAM(LPDRAM)則用於需要維持待機狀態下讓資訊顯示在儀表板上的車用電子當中。另外，許多車內應用會透過無線連線存取，這時通訊上就需要採用認證以防遭側錄竄改資料，適合採用SLC NAND flash來存放安全認證。至於其他像3D地圖、路況監控、語音辨識等導航與資通訊娛樂系統則需要大容量的非揮發性記憶體，適合採用eMMC記憶體。

車載系統對於儲存產品的需求相當嚴苛，除了低耗電外，還需抗高溫、耐震動、防潮、防塵、抗酸，面對極端環境對儲存系統的挑戰。目前包括宇瞻、宜鼎、美光、SanDisk等都有針對車載系統推出儲存方案，而慧榮也看好車載市場，從單純的晶片供應商延伸為解決方案供應商，日前推出FerriSSD車用級解決方案，提供硬體及韌體解決方案。

雲端平台省去自建儲存系統

前端各種連網設備搜集資料後，多數會傳送到後端平台進行分析與儲存，而這部分則與大數據儲存技術有關。目前也有許多新創公司如Xively、Ayla、2lemetry以及IT大廠如微軟的Azure、IBM的Bluemix等針對物聯網推出雲端管理平台，台灣廠商則有物聯智慧的KALAY平台，此類平台可將感測器的資料匯集到雲端進行分析、告警與儲存，企業不需自行建置儲存系統。

面對物聯網技術導入企業環境，對企業的儲存架構也產生了挑戰與變化。資料中心必須處理序列存取與隨機存取等兩種型態的資料，並且需要不同儲存系統。對於網路攝影機等有傳輸圖檔、影像資料需求且以序列方式存取的裝置，過去經常儲存在大容量的NAS系統，如今看到轉向物件導向的儲存技術，因為其高系統擴充性與資料共享能力。至於從感測器傳來的日誌檔資料，屬於隨機存取類型的裝置，過去也儲存在高性能的NAS系統，則轉而採用全快閃的儲存陣列(All flash arrays)以便於進行快速的分析。

物聯網興起，各領域廠商莫不積極研究物聯網技術可以如何為企業既有營運加分，而對設備製造商來說快速進入市場也成為重要關鍵，因此選擇適合的記憶體方案善用雲端平台進行大數據儲存分析，才能將資源集中在主力產品開發上。