嵌入式存儲器發(fā)展歷程
2017-09-07 14:30:40
在上世紀(jì)六七十年代半導(dǎo)體行業(yè)主要被IDM占據(jù),每個公司從芯片設(shè)計集中展示、制造到封裝全程都自己做提升。每家公司都是獨立開發(fā)自己的工藝大大提高、IP和相關(guān)芯片。
早期市場對于系統(tǒng)的要求包括速度研究成果、集成度有很大提升空間、功耗都不高,因此分立式存儲器在那時候成為各應(yīng)用廠家的不二之選首次。
隨后到了上世紀(jì)八九十年代,fabless和foundry模式開始出現(xiàn)部署安排,根據(jù)設(shè)計的復(fù)雜性以及產(chǎn)品設(shè)計周期兩方面考慮搖籃,這時候開始出現(xiàn)第三方的獨立IP供應(yīng)商,如ARM公司推廣開來。
芯片集成度的不斷提升推動,給分立存儲器帶來了兩大挑戰(zhàn):首先:集成度和工藝開始允許片內(nèi)集成更多的存儲器;其次資源配置,存儲器的速度發(fā)展遠遠趕不上于MPU的速度信息,MPU速度以每年60%在成長,而存儲器只有10%大力發展。二者速度之間增長的差異巨大豐富內涵,如下圖所示。
MPU于DRAM隨時代變遷而發(fā)展的關(guān)系圖
同時片內(nèi)存儲器擁有靈活簡單的接口產能提升、更低延遲和更寬總線多種,最重要的是還能節(jié)省系統(tǒng)的空間大小,使得它越來越受到集成電路設(shè)計師的追捧充分發揮。在這一時期嵌入式存儲器主要以SRAM和DRAM這兩種形式呈現(xiàn)發展成就。
到了九十年代中期,Intel做了一項重大創(chuàng)新重要方式,將片外高速緩沖器(Cache)集成到了片內(nèi)開展面對面。這直接導(dǎo)致當(dāng)時一大批分立的片外高速緩沖存儲器廠商倒閉,成為嵌入式存儲器代替分立式存儲器的標(biāo)志性事件非常重要。
如今一顆手機處理器超過90%的面積由各種嵌入式SRAM如寄存器堆進一步提升,一二級緩存甚至三級緩存組成,嵌入式SRAM也成為晶圓代工廠的工藝技術(shù)衡量指標(biāo)營造一處。由于SRAM由六個晶體管組成不折不扣,而DRAM只有一個晶體管加一個電容組成,在面積上具備優(yōu)勢資源優勢,當(dāng)時很多廠商其實都在思考將DRAM嵌入到系統(tǒng)的可能性高效利用。
九十年代特征更加明顯,當(dāng)時IBM,Toshiba等大公司都在嘗試開發(fā)嵌入式DRAM講理論。但開發(fā)并不順利的可能性,開發(fā)的難點在于DRAM工藝與常規(guī)邏輯工藝差異很大,工藝的整合難度非常大服務為一體。雖然到今天問題,隨著工藝的進步,使得一些公司像TSMC也在重新審視eDRAM的可行性全會精神,并有部分成果系統穩定性,但是主流的設(shè)計還是沒有將eDRAM納入必備選項。
后來隨著消費類電子市場份額大幅成長集中展示,存儲需求不斷擴大刺激著嵌入式閃存(eFlash)快速發(fā)展實力增強。從早期,設(shè)計人員將程序簡單固化在ROM中探索創新,到后來的OTP帶來全新智能,EEPROM乃至現(xiàn)在很火的高密度eFlash內(nèi)存。嵌入式內(nèi)存能夠有效存儲代碼和數(shù)據(jù)新產品,而且掉電后還不丟失去完善,對很多應(yīng)用都有重要意義。
然而發(fā)展今天新品技,現(xiàn)有存儲技術(shù)暴露的一些缺陷範圍,比如SRAM、DRAM的問題在于其易失性紮實做,斷電后信息會丟失且易受電磁輻射干擾註入新的動力,這一缺陷極大束縛了其在國防航空航天等一系列關(guān)鍵高科技領(lǐng)域的應(yīng)用。而FLASH、EEPROM的寫入速度慢雙重提升,且寫入算法比較復(fù)雜,無法滿足實時處理系統(tǒng)中高速事關全面、高可靠性寫入的要求表現明顯更佳,且功耗較高,無法滿足嵌入式應(yīng)用的低功耗要求技術節能。
本文關(guān)鍵詞:
DRAM SRAM EEPROM
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