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記憶體/儲存  

可攜式設備記憶體技術之爭進入戰國時代

上網時間: 2006年09月13日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:儲存子系統  PSRAM  ADI  快閃記憶體  CellularRAM 

隨著手機樣式年年翻新,設計師正不斷努力在終端用戶的需求和實際設計能間取得平衡。許多折衷因素必須加以考慮,其中包括性能和特性與價格,以及體積和電池壽命之間的平衡。

某些折衷在手機的儲存子系統中進行。在設計儲存系統時,設計師必須決定採用哪種類型的記憶體?容量多大?哪種封裝最合適?是採用內建或外部記憶體?在匯流排設計中,如何尋址這些記憶體?

“在許多情況,選擇可拆卸記憶體還是固定記憶體由廠商決定,”ADI業務開發總監Doug Grant表示,“某些廠商只要求你從其網路中就地取材,因此,他們要求你提供的唯一介面是連至其網路的,如此他們就可根據流量收取費用。但隨著連接能力的增強,這種情況正在產生變化。”

主流手機市場上的儲存子系統由基頻晶片加多晶片封裝(MCP)記憶體構成,MCP內包括儲存作業系統的快閃記憶體晶片。偽SRAM(即PSRAM,基本上是包裹著SRAM的DRAM)正取代許多設計中典型的SRAM。從介面角度看,它看起來是SRAM,但從技術角度看,它是DRAM。

設計師能選用NAND或NOR快閃記憶體、SRAM、PSRAM和低功耗DRAM等元件。PSDRAM是一種更新的技術,Micron就提供一款專為手機、特別是低階產品而設計的版本─CellularRAM,它使用偽靜態RAM(PSDRAM)代替標準RAM。其優勢在於PSRAM基於雙電晶體單元架構,該架構比傳統的6電晶體單元架構SRAM成本更低。

晶片式記憶體技術革新

CellularRAM的優良特性之一是與傳統處理器和匯流排架構相容,所以它能容易取代手機NOR匯流排上的傳統SRAM。其密度也接近128和256Mb。目前,該元件有16、32和64Mb三種規格。透過多工地址和數據匯流排,不僅降低了晶片接腳數,還降低了成本。

“我們現正與JEDEC合作將該技術納入標準化,”Micron行動記憶體部門資深行銷總監Achim Hill表示,“另外,CellularRAM工作組成員已增加至6家公司,分別為:英飛凌、Hynix、Cypress、華邦、NanoAmp和Micron。”

去年11月,Micron宣佈與英特爾達成協議,共同成立了一家製造NAND快閃記憶體的新公司,新公司將只為美光和英特爾供貨。該公司名為IM Flash Technologies LLC。根據一份公開聲明,新公司整合了美光的NAND技術研發特長、生產運作能力以及英特爾的多層單元(MLC)快閃記憶體技術。

在另一項聲明中,英特爾與意法半導體(ST)表示將攜手開發一種通用的NOR快閃記憶體子系統。英特爾和ST正努力降低手機OEM的研發成本並使他們更快速推出多功能手機。英特爾和ST希望簡化手機儲存系統設計,基於通用規格,它們將提供軟硬體相容的記憶體產品。

在另一項聯合開發計劃中,M-Systems與Spansion(AMD和富士通聯合成立的快閃記憶體公司)達成協議,將共同開發整合M-Systems快閃記憶體管理和邏輯知識產權(IP),以及Spansion MirrorBit快閃記憶體技術的產品。作為該合作的一部份,Spansion的MirrorBit技術將與M-Systems的技術共同使用,M-Systems的技術包括TrueFFS快閃記憶體管理軟體、SuperMAP密碼核心、安全IP和一些先進介面。這兩家公司表示,這種技術整合將簡化先進的多媒體手機設計。

手機整合的多媒體特性是推動最新儲存技術發展的主要動力。在不久的將來,用戶不僅可期望透過手機觀看電視,而且還能收看高解析度電視,它是目前遊戲和視訊的延伸功能。

設計師的選擇之一是將全部所需的記憶體整合到單一晶片或一個堆疊的模組中,最起碼RAM可採用這種方式。堆疊DRAM能獲得的成果有限,主要是因為由於多種原因而難以獲得經良好驗證的DRAM晶片,另外,這些產品也難以測試。最終的記憶體模組被稱為系統級封裝(SiP)或晶片級封裝。除了記憶體之外,SiP通常還包括某些邏輯功能,因此可稱之為‘系統’。

Inapac Technology以一種低成本、大容量方式專攻SiP和MCP市場。該公司已證實即使採用標準設備,也能製造具有成本效益的SiP,且不會降低應用的可靠性或增加成本。另外,Inapac也無需為前端老化實驗(burn-in)使用專門測試儀。

“我們擁有節省老化實驗步驟的IP,所以我們能有效地對晶圓等級進行分類並提供經過良好驗證的晶片,”Inapac行銷副總裁Naresh Baliga表示。“該方法無需添加任何額外接腳,如此將可保持儲存系統的小型封裝。”

在外接記憶體卡市場,與過去幾年來相同,消費者對多種規格感到困惑。記憶卡的樣式仍在增加,現有規格就包括SD、miniSD、microSD、memory Stick、MMC、MMC Mobile等。

“但在美國,廠商鐘愛沒有外接卡的手機,”英飛凌快閃記憶體產品資深行銷經理Eugene Chang表示,“他們已做了讓步,在電池背後裝上了一塊microSD卡,如此用戶將無法輕易拆卸。這些廠商們更願意讓用戶手機透過網路下載和上傳數據。”

在歐洲,miniSD以及full-size卡正流行。中國的情況也一樣。這些記憶卡在美國以外地區普及的最大原因,是這些地區的廠商不像美國廠商那樣強勢。

手機用NAND快閃記憶體正變得日益豐富、也更複雜。M-Systems透過採用嵌入式快閃記憶體驅動概念簡化了這種情況。採用該公司的H3方案,設計師不需為記憶體本身擔心,他們只需考慮記憶體控制器。換句話說,H3將控制器從記憶體剝離開來,因而允許設計師幾乎可以選用任何種類的NAND。“人們真的無需操心快閃記憶體本身,”M-Systems的Arie Tal表示。“他們只需要搞定控制器。我們為他們提供軟體,他們將軟體整合進去,軟體將負責尋址記憶體。”

H3 DiskOnChip方案包括全部所需的快閃記憶體管理,且是可引導的。除非需要某些高階特性,記憶體子系統不需要額外整合軟體。

微型硬碟前景

硬碟可能會在行動手機中佔有一席之地,最起碼適用於一些細分市場。雖然與基於快閃記憶體的方案相較,它們提供的容量大得驚人,但在體積、功耗和可靠性方面還存在某些不足。在為設計師設計儲存子系統時,硬碟提供了比快閃記憶體容量更大的一種選擇。這種媒體被逐步推廣,滿足用戶對儲存音訊、影像和視訊文件的需求。

目前的1英吋硬碟可輕鬆地置入手機,6GB容量開始流行,8GB的版本也已有樣品推出。如用戶願意接受稍大些的體積,則容量可顯著增至40GB。至於業界關注的數據讀寫性能,對微型硬碟來說也不是問題。

三星是快閃記憶體製造的領先廠商之一。


圖1:三星的OneNAND技術實現了智慧記憶體介面

利用該公司的OneNAND技術,設計師能使用其現有晶片組的NOR介面直接與NAND快閃記憶體連接,因而省去了一顆獨立NAND元件。另外,OneNAND據稱比獨立的NOR快閃記憶體具有更快的讀寫速度。

“我們認為快閃記憶體相較於磁碟媒體有更多優勢,如低工作電壓。另外,我們的密度每年都增加一倍,”三星半導體資深策略行銷經理Anu Murthy表示,“從價格角度來看,在一定密度以內,我們能與硬碟一爭高下。我們不會馬上達到60GB,短期內手機記憶體容量也不會朝此方向發展。”

此外,IDT的三埠(Tri-Port)元件值得一提,它們可實現同時存取記憶體。


圖2:IDT的三埠記憶體模組無需電壓轉換器就可直連應用

該系列包括三款成員:其中,70V525M和70P525M的核心和I/O工作電壓分別為3.0和1.8V。第三款70P5258M的三個I/O埠支援3.3、3.0、2.5和1.8V,其核心電壓是1.8V。該功能使設計師採用該三埠元件,無需外接電壓轉換器,就可與當前及未來針對各種應用和電壓的不同基頻處理器連接。

作者:瑞時




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