几十年来，腕戴式收音机一直是漫画书和科幻小说中的主要内容，但直到现在，作家创造愿景要比工程师实现这项技术容易得多。如果说智能手机现在是《星际迷航》“通讯器”无处不在的化身，那么智能手表、健身带，甚至可以在手势控制器中转动手指的戒指等可穿戴设备，最终将最新的小工具技术带给大众。

然而，可穿戴设备不仅仅是对现有移动设备的进化变化。相反，可穿戴设备的物理尺寸和电气要求与智能手机有着巨大的不同，因此它们构成了一个全新的硬件类别。物理尺寸、电池容量和使用环境的差异意味着可穿戴设备带来了一系列新的设计要求和限制，而防水和防震等因素更为重要。开发人员不能只是扩展现有的智能手机设计，并期望拥有一款可用的智能手表。

例如，将Pebble智能手表和iPhone 5S这两款同类领先产品进行比较，以获得包装密度的鲜明对比。前者的手机壳只有43 x 34毫米，约为4英寸屏幕iPhone表面积的五分之一。在这个10毫米厚的封装中，Pebble的设计师必须封装一个2.3英寸的LED显示屏和一块带有存储器、SoC控制器、各种传感器、蓝牙芯片和电池的电路板。所有这些都在一个双面电路板上，在这里，组件和互连的房地产非常昂贵，买家想要尽可能薄的设备外形。

对可穿戴设计的需求并不仅仅局限于包装。由于电池空间有限，产品在活动和待机模式下都必须非常节能，但必须立即启动，支持蓝牙通信，并无缝运行吸引用户的应用程序。没有人会为了报时而买智能手表。

减轻设计难度的是，与漫画书不同，没有人期望智能手表、联网眼镜或健身带能取代智能手机。相反，智能手机正在发展成为多用途集线器，越来越多的可穿戴设备与之相连。这意味着大多数可穿戴设备不需要高容量、持久存储或快速多核处理器。将容量、尺寸和功率要求相加，可穿戴设备是NOR闪存的理想平台。

NOR闪光灯是可穿戴设备的完美选择
在智能手机能够存储一季的电视节目或整个音乐库之前的日子里，也就是说，当手机只是手机时，NOR闪存是首选的持久存储介质。与NAND不同的是，NAND串行存储多个位，以随机存取换取密度和写入速度，NOR的行为更像传统的DRAM，在传统DRAM中，存储单元可以单独读取和写入，而不是一次读取整个块。

这意味着NOR可以用于可以就地执行的应用程序代码，而无需首先复制到单独的RAM缓存。随机存取还意味着NOR闪存能够为串行（SPI）提供高达20MB/s的高速读取吞吐量，为并行NOR设计提供高达250MB/s的高速读吞吐量。

在可穿戴设备中，选择NOR闪存而不是NAND的实际好处是令人信服的。NOR闪存的直接代码执行大大减少了启动时间，这意味着设备可以在瞬间启动。同样，消除代码执行所需的RAM意味着待机功耗要低得多，使用可穿戴设备包装所需的微型电池时寿命更长。

由于可穿戴设备通常连接到另一台设备，通过该设备定期连接到互联网服务和数据库，因此不需要存储太多本地数据。相对于音频和视频文件的大小，即使是一天的健康和健身测量也微不足道。由于可穿戴设备的物理空间非常宝贵，NOR闪存容量和芯片尺寸比NAND更符合应用需求。

下一点可能看起来与直觉相悖，因为NAND闪存阵列比NOR密集得多。事实上，由于NAND闪存是为尽可能高的密度而设计的，因此产品通常使用可用的最小制造工艺节点，目前为16nm。

问题是，除了存储单元（如行地址解码器、读出放大器、位线控制电路、外围I/O电路、电压调节器和I/O焊盘等子系统）之外，所有存储设备都有一定的电路开销。芯片平面图上的开销区域不会随着内存容量线性扩展。减少存储器阵列的大小，并增加专用于外围逻辑的芯片不动产份额。这甚至意味着使用上一代的25nm工艺几何结构，最小可行的NAND器件是1 Gbit。对于大多数可穿戴应用程序来说，这太过分了，因为市场的最佳点需要512兆比特或更低。

对于给定的工艺几何形状，降低NAND容量的限制也转化为对于许多可穿戴应用来说太大的物理封装。例如，设计用于某些应用程序的NOR替代品的1Gbit串行NAND设备使用9 x 11 mm、63球栅阵列封装。相比之下，最小的串行NOR 512 Mbit和1Gbit NOR产品采用4或5 x 6 mm封装，尺寸不到NAND替代品的三分之一，更适合为物联网生态系统中的可穿戴设备和其他连接传感器供电的微型电路板。

NOR闪存也可以堆叠在具有伪静态PSRAM的多芯片封装（MCP）中，以提供当前使用嵌入在控制器芯片上的SRAM的应用程序，其容量大于这些SoC上通常可用的1Mbit。

例如，具有64 Mbit NOR闪存和32 Mbit PSRAM的52球MCP仅为4 x 6 mm，而具有高达512 Mb NOR闪存的高密度MCP和128 Mb PSRAM仅为8 x 8 mm(图1). 虽然对于大多数可穿戴设备来说，这可能在容量和功耗方面都有些过头了，但它可能适用于眼镜或移动传感器等录制视频的设备。

图1：Micron NOR Flash MCP尺寸比较

重新思考可穿戴设备和物联网的系统设计
可穿戴设备和其他移动连接设备共同构成了不断增长的物联网生态系统，其空间、功率和应用要求要求采用新的系统设计方法，强调片上（SoC）和封装内（MCP/多芯片封装）的集成、更快的引导时间和更低的待机功率。

总的来说，这些设计限制使可穿戴设备看起来更像是高性能功能手机，而不是智能手机或平板电脑。这意味着系统设计者不能简单地缩减现有的移动设备平台，而是必须采取新的方法，并根据系统需求优化组件选择。NOR闪存采用下一代高密度0.4mm间距封装和MCP模块，非常适合大多数可穿戴应用，并提供足够的本地存储容量、执行应用程序代码的就地便利性和低待机功率，以延长设备电池寿命。

随着物联网系统自动将收集的数据卸载到基于云的存储库，可穿戴设备上对本地存储的需求最小，这意味着NOR闪存的好处远远超过了对内存容量的任何妥协。虽然高端可穿戴设备，特别是那些存储视频的设备，可能仍然需要NAND闪存芯片或eMMC模块，NOR闪存处于为大多数可穿戴和物联网设备市场提供服务的有利地位。

霍华德·西安是Wearable Solutions的高级业务开发经理美光科技股份有限公司。 他于2011年加入美光，在消费电子和半导体行业拥有近15年的经验。在加入美光之前，Howard是Numonyx的全球技术客户经理，负责管理一个每年5亿美元的无线客户的内存解决方案需求。在此之前，他是英特尔的高级应用工程师，负责英特尔的闪存产品与领先无线芯片组制造商的要求之间的技术协调。他拥有加州大学洛杉矶分校的BSEE和BSCS学位。