網(wǎng)絡(luò)通信與便攜式應(yīng)用驅(qū)動(dòng)SRAM技術(shù)
發(fā)布時(shí)間:2008/5/27 0:00:00 訪問次數(shù):498
    
    數(shù)據(jù)通信和便攜式系統(tǒng)成為當(dāng)今sram的重要應(yīng)用領(lǐng)域。某些sram由于能夠提供實(shí)現(xiàn)較高帶寬所需的性能(比如在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中)或維持較長(zhǎng)電池使用壽命所需的低功耗(比如在便攜式設(shè)備中)而在許多應(yīng)用中起著主導(dǎo)作用。這些架構(gòu)指的是面向高性能應(yīng)用的nobl(無(wú)總線延遲)和qdr(四倍數(shù)據(jù)速率)以及針對(duì)低性能應(yīng)用的mobl(更長(zhǎng)的電池使用壽命)。
    多年來(lái)工藝幾何尺寸的不斷壓縮使得兼顧速度、功耗和密度的新型架構(gòu)的推出成為可能。以賽普拉斯為例,目前已可提供采用90nm制造工藝的72mbit密度的標(biāo)準(zhǔn)同步/nobl sram器件樣品。
    不斷縮小的工藝幾何尺寸使得各家公司能夠在存儲(chǔ)器技術(shù)上確立諸多優(yōu)勢(shì),如實(shí)現(xiàn)更快的速度、更低的功耗、更高的存儲(chǔ)密度和更有競(jìng)爭(zhēng)力的制造成本。
    
    圖1:賽普拉斯公司sram工藝技術(shù)發(fā)展走勢(shì)圖(0.25μm至90nm)
    網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域競(jìng)速
    在當(dāng)今的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中,分組處理需要極高的存儲(chǔ)帶寬。分組處理所涉及的多項(xiàng)功能再加上其他的存儲(chǔ)功能對(duì)sram提出了不同的要求。人們已經(jīng)開發(fā)出了所需的sram用新型協(xié)議和架構(gòu),以便對(duì)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的需要提供支持。
    目前,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中采用了多種同步sram架構(gòu),包括流水線突發(fā)型、直通型、無(wú)總線延遲(nobl)(流水線/直通)型、雙倍數(shù)據(jù)速率(ddr)型sram和四倍數(shù)據(jù)速率(qdr)型sram等等。
     同步流水線型和直通型sram面市已有很多年了,它們最初是為pc高速緩存應(yīng)用而開發(fā)的,F(xiàn)今一般用于低性能網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域,主要目的在于實(shí)現(xiàn)成本-效益性。流水線型和直通型sram的主要缺陷是其需要在讀寫操作的轉(zhuǎn)換期間插入空閑周期。對(duì)于要求進(jìn)行快速隨機(jī)交替讀寫存儲(chǔ)器存取操作的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用而言,這兩種架構(gòu)的效率不夠高。
    
    圖2:用于流水線型nobl sram的簡(jiǎn)單讀/寫存取
    而nobl架構(gòu)通過免除在讀寫操作之間插入空閑周期的需要而實(shí)現(xiàn)了100%的利用率,從而增加了總帶寬。nobl sram支持流水線型和直通型操作。采用流水線型nobl時(shí),寫數(shù)據(jù)被延遲兩個(gè)周期;采用直通型nobl時(shí),則寫數(shù)據(jù)被延遲一個(gè)周期。由于寫數(shù)據(jù)被延遲,因此免除了插入空閑周期的需要,從而可為連續(xù)或隨機(jī)讀/寫操作提供相同的帶寬。圖2示出了一種用于流水線型nobl sram的簡(jiǎn)單讀/寫存取。
    nobl sram作為同步流水線型和直通型sram的一種快速替代方案而被高性能網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用設(shè)計(jì)所采用。由于從同步型轉(zhuǎn)變?yōu)閚obl型只需對(duì)控制器邏輯稍做修改,所以向nobl sram的過渡相對(duì)容易。市面上還有其他一些類似的架構(gòu)選擇方案:如ntram和zbt。
    
    而上面討論的同步架構(gòu)均為單數(shù)據(jù)速率,在這種架構(gòu)中,數(shù)據(jù)和控制信號(hào)是在時(shí)鐘脈沖的上升沿被觸發(fā)的,而且,數(shù)據(jù)的一個(gè)字在每個(gè)時(shí)鐘脈沖的上升沿進(jìn)行傳送。
    為了獲得更高的數(shù)據(jù)傳送速率并最大限度地增加吞吐量,人們開發(fā)出了雙倍數(shù)據(jù)速率(ddr)sram。ddr器件在時(shí)鐘脈沖的上升沿和下降沿上均傳送數(shù)據(jù)。
    ddr/qdr sram是面向下一代高速網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用(例如工作于200mhz以上的數(shù)據(jù)速率條件下的交換器和路由器)的高性能sram架構(gòu)。
    為了避免發(fā)生總線爭(zhēng)用;公用i/o總線也被分割成兩根總線;分別用于對(duì)四倍數(shù)據(jù)速率(qdr)sram進(jìn)行讀取和寫入操作。
    
    圖3:sdr/ddr/qdr讀/寫存取的比較
    圖3示出了用于單數(shù)據(jù)速率(sdr)、雙倍數(shù)據(jù)速率(ddr)和四倍數(shù)據(jù)速率(qdr)的讀/寫存取。對(duì)于數(shù)量對(duì)稱的讀寫操作很明顯,在相同的頻率和i/o總線寬度條件下,qdr可提供最高的帶寬。
    便攜式領(lǐng)域“變型”
    便攜式產(chǎn)品及其他的低功耗應(yīng)用需要采用具有超低功耗的存儲(chǔ)器。為了對(duì)這些便攜式應(yīng)用的需要提供支持,人們引入了各種現(xiàn)有的和新型的架構(gòu)。便攜式產(chǎn)品中,對(duì)增加新功能以及支持更高數(shù)據(jù)速率和附加話音功能方面需求最旺盛的當(dāng)屬移動(dòng)電話。這對(duì)主要存儲(chǔ)器技術(shù)針對(duì)便攜式產(chǎn)品需求的諸多變革起到了推波助瀾的作用。
    目前便攜式系統(tǒng)可用的存儲(chǔ)器類型為標(biāo)準(zhǔn)6t sram(mobl1、mobl2)、偽sarm(mobl3、cellularram)和sdra
    
    數(shù)據(jù)通信和便攜式系統(tǒng)成為當(dāng)今sram的重要應(yīng)用領(lǐng)域。某些sram由于能夠提供實(shí)現(xiàn)較高帶寬所需的性能(比如在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中)或維持較長(zhǎng)電池使用壽命所需的低功耗(比如在便攜式設(shè)備中)而在許多應(yīng)用中起著主導(dǎo)作用。這些架構(gòu)指的是面向高性能應(yīng)用的nobl(無(wú)總線延遲)和qdr(四倍數(shù)據(jù)速率)以及針對(duì)低性能應(yīng)用的mobl(更長(zhǎng)的電池使用壽命)。
    多年來(lái)工藝幾何尺寸的不斷壓縮使得兼顧速度、功耗和密度的新型架構(gòu)的推出成為可能。以賽普拉斯為例,目前已可提供采用90nm制造工藝的72mbit密度的標(biāo)準(zhǔn)同步/nobl sram器件樣品。
    不斷縮小的工藝幾何尺寸使得各家公司能夠在存儲(chǔ)器技術(shù)上確立諸多優(yōu)勢(shì),如實(shí)現(xiàn)更快的速度、更低的功耗、更高的存儲(chǔ)密度和更有競(jìng)爭(zhēng)力的制造成本。
    
    圖1:賽普拉斯公司sram工藝技術(shù)發(fā)展走勢(shì)圖(0.25μm至90nm)
    網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域競(jìng)速
    在當(dāng)今的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中,分組處理需要極高的存儲(chǔ)帶寬。分組處理所涉及的多項(xiàng)功能再加上其他的存儲(chǔ)功能對(duì)sram提出了不同的要求。人們已經(jīng)開發(fā)出了所需的sram用新型協(xié)議和架構(gòu),以便對(duì)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的需要提供支持。
    目前,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中采用了多種同步sram架構(gòu),包括流水線突發(fā)型、直通型、無(wú)總線延遲(nobl)(流水線/直通)型、雙倍數(shù)據(jù)速率(ddr)型sram和四倍數(shù)據(jù)速率(qdr)型sram等等。
     同步流水線型和直通型sram面市已有很多年了,它們最初是為pc高速緩存應(yīng)用而開發(fā)的,F(xiàn)今一般用于低性能網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域,主要目的在于實(shí)現(xiàn)成本-效益性。流水線型和直通型sram的主要缺陷是其需要在讀寫操作的轉(zhuǎn)換期間插入空閑周期。對(duì)于要求進(jìn)行快速隨機(jī)交替讀寫存儲(chǔ)器存取操作的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用而言,這兩種架構(gòu)的效率不夠高。
    
    圖2:用于流水線型nobl sram的簡(jiǎn)單讀/寫存取
    而nobl架構(gòu)通過免除在讀寫操作之間插入空閑周期的需要而實(shí)現(xiàn)了100%的利用率,從而增加了總帶寬。nobl sram支持流水線型和直通型操作。采用流水線型nobl時(shí),寫數(shù)據(jù)被延遲兩個(gè)周期;采用直通型nobl時(shí),則寫數(shù)據(jù)被延遲一個(gè)周期。由于寫數(shù)據(jù)被延遲,因此免除了插入空閑周期的需要,從而可為連續(xù)或隨機(jī)讀/寫操作提供相同的帶寬。圖2示出了一種用于流水線型nobl sram的簡(jiǎn)單讀/寫存取。
    nobl sram作為同步流水線型和直通型sram的一種快速替代方案而被高性能網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用設(shè)計(jì)所采用。由于從同步型轉(zhuǎn)變?yōu)閚obl型只需對(duì)控制器邏輯稍做修改,所以向nobl sram的過渡相對(duì)容易。市面上還有其他一些類似的架構(gòu)選擇方案:如ntram和zbt。
    
    而上面討論的同步架構(gòu)均為單數(shù)據(jù)速率,在這種架構(gòu)中,數(shù)據(jù)和控制信號(hào)是在時(shí)鐘脈沖的上升沿被觸發(fā)的,而且,數(shù)據(jù)的一個(gè)字在每個(gè)時(shí)鐘脈沖的上升沿進(jìn)行傳送。
    為了獲得更高的數(shù)據(jù)傳送速率并最大限度地增加吞吐量,人們開發(fā)出了雙倍數(shù)據(jù)速率(ddr)sram。ddr器件在時(shí)鐘脈沖的上升沿和下降沿上均傳送數(shù)據(jù)。
    ddr/qdr sram是面向下一代高速網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用(例如工作于200mhz以上的數(shù)據(jù)速率條件下的交換器和路由器)的高性能sram架構(gòu)。
    為了避免發(fā)生總線爭(zhēng)用;公用i/o總線也被分割成兩根總線;分別用于對(duì)四倍數(shù)據(jù)速率(qdr)sram進(jìn)行讀取和寫入操作。
    
    圖3:sdr/ddr/qdr讀/寫存取的比較
    圖3示出了用于單數(shù)據(jù)速率(sdr)、雙倍數(shù)據(jù)速率(ddr)和四倍數(shù)據(jù)速率(qdr)的讀/寫存取。對(duì)于數(shù)量對(duì)稱的讀寫操作很明顯,在相同的頻率和i/o總線寬度條件下,qdr可提供最高的帶寬。
    便攜式領(lǐng)域“變型”
    便攜式產(chǎn)品及其他的低功耗應(yīng)用需要采用具有超低功耗的存儲(chǔ)器。為了對(duì)這些便攜式應(yīng)用的需要提供支持,人們引入了各種現(xiàn)有的和新型的架構(gòu)。便攜式產(chǎn)品中,對(duì)增加新功能以及支持更高數(shù)據(jù)速率和附加話音功能方面需求最旺盛的當(dāng)屬移動(dòng)電話。這對(duì)主要存儲(chǔ)器技術(shù)針對(duì)便攜式產(chǎn)品需求的諸多變革起到了推波助瀾的作用。
    目前便攜式系統(tǒng)可用的存儲(chǔ)器類型為標(biāo)準(zhǔn)6t sram(mobl1、mobl2)、偽sarm(mobl3、cellularram)和sdra
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