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如何用基于pSRAM架構的HyperRAM技術提高IoT效益?
2019-11-08 13:23:28    
隨著車用電子、工業4.0、智能家庭等市場快速興起,已為IoT終端裝置與人機接口裝置的尺寸、功耗與效能帶來了新的功能需求。為此,除了MCU業者紛紛開發新一代具高效能與低功耗特性的MCU以滿足市場需求之外,與其搭配的RAM也需要新的選項,才能從整體的系統設計考慮提供比既有SDRAM和pSRAM更佳的優勢。

支持HyperBus接口的HyperRAM便是鎖定此市場需求的新技術方案。HyperBus技術最早是由Cypress在2014年發表的, 并于2015年推出首款HyperRAM產品。經過多年的耕耘,再加上市場定位明確,華邦電子已決定投入HyperRAM開發,并推出32Mb/64Mb/128Mb產品,進一步擴展其產品組合,以因應多樣化的應用需求,并積極參與使生態系統更趨完整。


采用HyperRAM帶來的效益


華邦電子DRAM內存產品技術經理廖裕弘表示,“低腳數、低功耗、易于應用設計是HyperRAM?的三個最主要特性,使其能顯著提升終端裝置的效能。”他解釋說,傳統MCU的運算能力、數據處理與圖像顯示功能有所局限。但新興的IoT裝置,包括車用電子、工業電子、智能家居以及穿戴裝置等各種應用,往往需要外接觸控面板做為圖像控制接口,或是需要較強的圖像處理、語音識別等邊緣運算功能,這已使新一代的高效能、低功耗MCU市場正在興起。

然而,對IoT應用來說,若要獲得市場的成功接納,必須滿足低成本、低功耗、運算效能等各種設計考慮。特別是對智能音箱、智能量表等的電池供電裝置來說,除了可提供豐富IoT功能與提供易用親合的人機接口之外,電池壽命已成為影響產品是否成功的關鍵,使得低功耗特性日益重要。若要達到長時效的電池壽命,除了考慮MCU功耗外,還需搭配其他低功耗的外圍零件,而HyperRAM的設計概念正是以此為目標。

以華邦的64Mb HyperRAM為例,其待機功耗為[email protected],而同容量SDRAM約為[email protected]。更重要的是,HyperRAM在Hybrid Sleep Mode下,其功耗僅有[email protected],與SDRAM的一般待機功耗相比有非常顯著的差異。而若是采用Low Power SDRAM,即使功率較接近要求,但其封裝尺寸又比HyperRAM大,所需PCB面積較大,也不是理想選擇。

此外,HyperRAM的訊號接腳數只有13根,可大幅簡化PCB布局設計。這也意味著,在設計終端產品時,可用MCU的其他接腳實現更多的功能,或是選用更少接腳的MCU,帶來更佳的成本效益。

簡化控制接口,則是HyperRAM的另一個特點。HyperRAM是基于pSRAM架構,具有自我刷新功能,除此之外,能自動回歸待機狀態。因此,系統端的內存使用更為簡易,也可簡化韌體和驅動程序的開發。


HyerRAM生態圈的生力軍


華邦電子DRAM內存產品企劃處處長賴韋仲補充說,隨著MCU的制程節點從55nm、40nm朝28nm,甚至16nm移轉,雖然尺寸上能符合IoT微型化的趨勢,但是由于應用對于運算能力的要求較高,因此需要新一代的外部內存作為數據緩沖之用。

但傳統的SDRAM和pSRAM已發展成熟,無法針對新興IoT應用再做優化設計。而且,DRAM制程轉移也是以新一代的JEDEC DDRx/LPDDRx產品為主,而華邦的HyperRAM采38nm制程,將持續朝25nm移轉。若考慮車用、工規應用的長期供貨需求,華邦HyperRAM的先進制程可滿足客戶的長壽產品生命周期。
 因此,從整體系統設計或產品使用壽命的角度來看,HyperRAM都成為新興IoT裝置的理想選擇。賴韋仲強調,我們看到了市場的需求,因此決定開發HyperRAM產品,為客戶提供另一種選擇。而其相關生態系統的成熟,當然也是促使華邦愿意投入的重要因素。

目前除了Cypress之外,包括NXP、Renesas、ST、TI等領先業者都已提供支持HyperBus接口的MCU,而且未來其新產品亦將持續支持。此外,它的控制接口開發平臺已經就緒,Cadence、Synopsys以及Mobiveil也已開始提供HyperBus內存控制IP,可加速芯片業者的設計時程。這使得與其它的Octal RAM相較,HyperRAM是應用環境最成熟的。同時,HyperRAM未來也將規畫納入JEDEC標準規范,成為JEDEC兼容技術。

而在華邦加入HyperRAM陣營后,將成為繼Cypress、ISSI之后的第三家供貨商,讓客戶有更多的選擇。賴韋仲認為,HyperRAM具備的低腳數、低功耗特性可為IoT裝置帶來顯著的優異特性。隨著市場逐漸增溫,相信會有更多客戶采用此新世代內存。

目前華邦的HyperRAM產品線狀態是,除了32Mb已經進入量產之外,64Mb和128Mb預計第四季及明年第一季也進入量產。此外,產品能以24BGA(車規)、49BGA和KGD形式供應。其中,24BGA尺寸為6×8mm2,而49BGA尺寸僅4×4mm2,鎖定消費性穿戴市場。

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