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利用IoT RAM改善用户体验

2021-05-07 儒卓力产品经理Chen Grace Wang和AP Memory业务拓展经理Wesley Kwong 阅读:
物联网和嵌入式应用需要越来越多的RAM,这些RAM要求更高的带宽、更小的外形尺寸和更低的功耗。这给开发人员提出了一个问题:什么样的内存模块才适合这类应用?

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图片来源: AP MemorytIgednc

物联网和嵌入式应用的用户体验基准变得越来越高,这要求更多地使用带宽更高、外形尺寸更小和功耗更低的RAM产品以减少功耗,同时要组件成本维持不变甚至降低。使用人工智能(AI)和/或机器学习(ML)的应用尤其如此。tIgednc

静态RAM (SRAM)的速率仍然是最高,延迟也最低,并且最接近处理器,但是它确实存在缺点。常规6TSRAM布局拓扑没有按照与处理节点相同的比例而缩小。随着CPU消耗更多的功率,嵌入式SRAM的功耗也会增加。由于功耗方面的限制及其对RAM的需求不断增加,这意味着嵌入式SRAM越来越难以满足最新的IoT应用要求。tIgednc

外部SRAM模块也需要使用大量的晶体管,这不仅会增加存储成本,也难以满足有限尺寸的要求。tIgednc

与SRAM相比,外部动态RAM (DRAM) 模块仍然具有很好的成本优势。它们使用单个晶体管和电容器构成,提供了媲美SRAM的性能,还可以实现密度更高的内存阵列。对于永久或通常连接到单个电源设备的应用,外部DRAM模块是可接受的解决方案。然而,它们有着大量引脚,并且有更新要求,还有不断增加的布线复杂性,意味着其集成是非常复杂的。tIgednc

较旧的低密度同步DRAM(SDRAM)模块是为较旧的处理节点设计的,其尺寸基本上不适合紧凑型节能系统。tIgednc

这意味着业界需要RAM替代方案,以更低的成本和功耗提供更高的性能,同时满足不断提高的IoT用户整体体验要求。tIgednc

IoT RAM兼具DRAM和SRAM的优势

IoT RAM基于伪静态RAM技术(PSRAM)。它结合了DRAM的优势(表面面积小、产品成本低至SRAM的十分之一,密度则是SRAM的十倍以上),以及SRAM的高速率、低延迟和易控制特性。PSRAM在内部使用DRAM单元,该单元仅由一个晶体管和一个电容器组成,其行为特性类似于普通SRAM和相对简单的传统SRAM接口。tIgednc

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IoT RAM满足了物联网/嵌入式应用对更大内存、更低功耗和低成本的要求。tIgednc

IoT RAM还提供了低引脚数的Flash-SPI接口,这种接口用于许多MCU和FPGA产品。AP Memory提供的低成本IoT RAM解决方案与大多数MCU、SoC和FPGA的SPI接口兼容,其中包括Quad-SPI (QSPI)和Octal-SPI (OSPI)接口。tIgednc

一部分SoC需要比内部SRAM更大的内存,这种情况下适合使用系统级封装(SiP)型款IoT RAM。SiP选项器件,特别是那些使用“已知优良芯片”(KGD)的产品,具有更高的系统内存,可以提供上述所有优势,从而“超越Moore定律”。tIgednc

IoT RAM具有低延迟特性,可从功耗非常低的模式中极快速唤醒,实现从待机状态立即唤醒以及快速开机。IoT RAM的运行功耗非常低,通常取决于内存密度,范围为0.15至0.5 μA/Mbit。tIgednc

内部刷新

请查看示例MCU图表(如下),RAM和静态存储器的使用空间不断增长。如果在这种情况下使用DRAM,则会增加系统的功耗,并且还需要集成刷新控制器。tIgednc

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具有普通内存模块的典型MCU系统tIgednc

IoT RAM则不需要控制器,因为DRAM单元的整个刷新逻辑是在内部处理的,用户毋须知道。这降低了接口的复杂性以及由此带来的验证成本。仍然使用SDRAM的较旧MCU系统可受益于IoT RAM带来的优势,实现更低的功耗和简化的接口(见表)。tIgednc

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IoT RAM胜过SDRAMPSRAM的优势在于低功耗和引脚数更少。tIgednc

边缘计算中的流畅视频播放

让我们看看使用帧缓冲的应用,可以明显看出外部RAM如何实现卓越的用户体验。对于读/写活动,系统不需要经常访问速度较慢的非易失性内存,从而提高了整体系统性能。Coremark测试套件的结果显示了这一点。用户受益于更低的延迟、更流畅的视频播放和更可靠的记录。tIgednc

在需要高性能、低成本和快速反应功能的IoT /嵌入式设备中,AP Memory的IoT RAM解决方案可以与许多现有的MCU、SoC和FPGA流畅协作。为此,AP Memory与越来越多的MCU、SoC和FPGA供应商保持着紧密的合作关系。IoT RAM解决方案为IoT和边缘计算产品中的易失性存储器提供了简化的信号协议(QSPI、OPI和ADMUX)和封装选项(KGD、WLCSP、SOP、USON和BGA)。儒卓力提供来自AP Memory的多种精选IoT RAM和PSRAM解决方案,具有多种内存密度,可以满足一系列的性能和带宽要求。tIgednc

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