低功耗和紧凑的解决方案满足嵌入式系统的内存需求

文章：Maurizio di Paolo Emilio

2014年，Cypress推出了HyperBus接口，利用了并行和串行接口存储器的传统功能，提高了系统性能，简化了设计，并切实降低了成本。在支持HyperBus的解决方案中有HyperRAM，这是一种新颖的技术解决方案，能够实现高达333 MB/s的吞吐量，在HyperRAM 2.0中增加到400 MB/s。HyperRAM 2.0是一种高速、低引脚计数自刷新动态RAM (DRAM)，专门为需要扩展内存的高性能嵌入式系统设计，如汽车、工业、消费和物联网应用。HyperRAM 2.0提供HyperBus和八进制SPI接口，并在DDR模式下提供高达400 Mbps的读/写带宽。

Hyperram.

通过与赛普拉斯的合作，华邦电子已经推出了32Mb至512Mb的密度产品。目前，产品24BGA (6×8 mm²）通过汽车级WLCSP（晶圆级芯片刻度封装），瞄准消费者可穿戴市场，以及KGD（已知的好死）都可以使用。

除了赛普拉斯，其他相关的领先的MCU制造商如恩智浦，瑞萨斯，St和TI已经开发出支持HyperBus接口的微控制器，并将在未来的支持下也在支持。与此同时，领先的Silicon IP提供商如Cadence，Synopsys和Mobiveil，也开始提供HyperBus内存控制IP，从而加速包括此内存解决方案的产品的上市时间。

HyperRAM可以显著提高终端设备的性能，其主要优点如下:

• 低功耗：通过混合睡眠模式（HSM）实现此功能，该功能仅绘制45μW@1.8V和55μW@ 3V（与2000μW@35相比具有相同容量的待机模式SDRAM）
• 占地面积减少：低引脚数允许拯救PCB上的宝贵空间
• 易于控制：具有较少的有源引脚，设计更简单而不会影响整体系统性能。

除了更高的功耗，低功耗SDRAM比HyperRAM具有更大的形状因子，这并不是一个理想的解决方案，需要尽可能地减少占地面积和PCB面积。如图1所示，HyperRAM接口只需要13个引脚(DQ[7:0]， RWDS, cs#， RESET#， CK, CK#)，大大简化了PCB设计和封装尺寸。反之，传统的SDRAM解决方案需要38个引脚和8×8毫米的面积²而LP SDRAM解决方案需要41个引脚和9×8 mm的面积²在54 bga包中。因此，在产品的设计阶段，更多的引脚将可用于实现额外的功能，使解决方案更划算，以及。

HyperRAM的另一个相关特征是它是一个自刷新的RAM，这意味着在完成读/写操作后可以自动返回到待机模式。这允许减少系统设计和固件开发的努力。

关于可从该解决方案受益的用例和行业，它们包括所有需要低功耗和高MCU计算能力的应用，如汽车、工业4.0、智能家居、可穿戴设备和物联网设备。此外，对于电池驱动的设备，如智能扬声器和智能电表，低功耗是实现更长的电池寿命的关键。

Winbond HyperRam是用于分类的嵌入式AI和图像处理的理想解决方案，其中设备应尽可能小，同时提供足够的内存空间来支持计算密集型算法，例如面部识别，对象检测，实时图像识别和边缘计算。

“关于超级实际应用案例，有两个主要的流：一个是准确的图像识别，另一个是语音识别，他们都支持语音或图像的AI模型”，Jacky Tseng说，Winbond的Dram营销经理在接受采访时与eeweb。

SpiStack

Spistack是由Winbond开发的内存解决方案，它通过堆叠NOR DIE和NAND模具形成为相同的包装，例如64MB串行，也不是1GB QSPINAND模具。该解决方案使设计人员能够在NAND模具中存储在未模具和数据中的代码。

通过堆叠同质或异构flash模块，SpiStack为代码和数据存储提供了不同密度的广泛存储，同时为设计师提供了最大的存储灵活性，以满足他们的设计要求。SpiStack存储器只需要8个信号引脚，不管堆叠芯片的数量。活动的模具可以通过一个简单的软件模具选择命令切换，提供一个工厂分配的模具ID号码。该设备可以被锁定到104MHz，对应于Quad-SPI下的416MHz时钟速率。此外，SpiStack (NOR+NAND)支持并发操作，这意味着其中一个模具可以编程或擦除，而另一个可以编程/擦除/读取，反之亦然。例如,应用程序可以使用或死亡(SpiFlash提供更好的耐力和持久力,快速随机存取时间)来存储引导代码和应用程序代码,而多个大型数据(如学习嵌入式AI和相机图像)的数据可以存储在NAND死(QspiNAND)。多个SpiFlash芯片，每个芯片的密度从16Mb到2Gb不等，可以与NOR和NAND芯片的任何组合堆叠。

如图2所示，Spistack提供比连续读取的串行NAND更好的读取性能。这是因为Spistack支持并发操作：虽然在一个管芯上执行读取操作，但是可以在另一个管芯上执行写入/擦除操作，而不会中断用于数据更新的代码执行。

采用SpiStack解决方案的主要好处主要有三个:

• PCB占用空间小:这是多个应用程序的强制性要求，包括物联网、可穿戴设备、消费者和医疗设备
• 成本效率:SpiStack解决方案允许减少组件和引脚的数量，简化PCB布局和路由
• 高灵活性：可以组合使用NOR和NAND DIES的大小以满足特定的应用要求。Spiflash和Flash配有16MB，32MB，64MB，128MB和256MB尺寸，而QSpinAd配有512MB，1GB和2GB尺寸。

“我们解决方案的第一个好处是它可以提供较小的形状因素，这对于IoT等应用至关重要。第二是可以通过将两个内存模具放入同一芯片组中来降低的成本。Wilson Huang表示，第三张福利是为客户选择任何不可用的人和Nand Dies的密度“，Wilson Huang表示，Winbond的Flash Marketing Manager。

此外，通过将两个芯片集成在一个包装中可以减少制造成本，并且通过使用标准包保留硬件兼容性，8垫WSON 8MMX6MM包（参见图3）。

“我们提供高质量的产品，因为我们只使用成熟和可靠的技术(46nm NAND和58nm NOR)。所以，质量非常好，我们的客户不需要担心质量，”来自盈邦的发言人总结道。

本文最初发布EEWEB.。

莫里吉奥·迪·保罗·埃米利奥拥有物理学博士学位，电信工程师和记者。他曾参与引力波研究领域的多个国际项目。他与研究机构合作，为空间应用设计数据采集和控制系统。他是施普林格出版的几本书的作者，以及许多电子设计方面的科学和技术出版物。