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娛樂和商務(wù)活動不斷增加的移動需求和新技術(shù)的涌現(xiàn)，使得消費類和商業(yè)類電子設(shè)備在不斷朝著移動化方向發(fā)展的同時，也在控制功耗和成本的前提下不斷完善和擴展便攜式設(shè)備的功能。如在PDA、智能移動電話和數(shù)碼照相機等便攜式設(shè)備中，手寫識別、語音識別、指紋識別、MP3、 VOD、JPEG和MPEG等正在滿足用戶不斷增長的移動多媒體需求。 為了保持產(chǎn)品的競爭性，OEM及制造商希望他們的便攜式設(shè)備不僅能提供完善的功能、快速的操作響應(yīng)和充足的存儲空間，同時要保持較低的制造成本。盡管Flash能滿足特定的存儲需求，具有掉電不丟失數(shù)據(jù)的優(yōu)點，但是相對SDRAM技術(shù)它的成本更高，并且需要更長的存取時間。越來越多的智能電話在應(yīng)用處理器側(cè)正向著類似計算機結(jié)構(gòu)的方向發(fā)展，使用SDRAM技術(shù)的高級擴展產(chǎn)品、具有先進工藝和低功耗管理特性的低功耗Mobile RAM 去代替板載NOR-Flash運行操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。此外，Mobile RAM 還可取代NAND-Flash的部分功能來存儲一些數(shù)據(jù)信息，例如今天Mobile RAM 在一些PDA中的應(yīng)用。 今天，采用嵌入式操作系統(tǒng)——如Win CE 、Symbian、Palm、和 Linux等——的智能電話和PDA對內(nèi)存的需求已經(jīng)達到了256Mb，甚至更多。Mobile RAM 可為這些便攜式設(shè)備提供最經(jīng)濟的高密度存儲解決方案。 以英飛凌為例，目前可向業(yè)界提供的Mobile RAM產(chǎn)品包括128Mb，256Mb和512Mb容量，100MHz 和133MHz頻率，x16 和x32 數(shù)據(jù)寬度，1.8V, 2.5V 和 3.3V供電電壓的全系列，可滿足不同的應(yīng)用需求。與傳統(tǒng)的存儲器相比，Mobile RAM 提供了多種低功耗特性，其中一些是得益于其先進的工藝和特殊的芯片設(shè)計，而有些則可根據(jù)低功耗管理來選擇。這些特性包括： · 低供電電壓 · 低工作電流和待機電流 · 溫度補償自刷新（TCSR） · 內(nèi)建溫度傳感器的TCSR · 局部陣列自刷新（PASR） 據(jù)測試，使用Mobile RAM，平均功耗可降低約60％，可大幅度延長電池壽命。如果使用 TCSR, PASR和Deep Power Down模式可使待機模式下的功耗進一步降低。 供電電壓 傳統(tǒng)的SDRAM工作在3.3V，而Mobile RAM 的工作電壓可以低至2.5或1.8V。假定兩者工作電流一樣，則使用Mobile RAM時，由于電壓的降低就可以使功耗降低25％（2.5V）或者45％（1.8V）。 工作和待機電流 相對傳統(tǒng)的SDRAM，Mobile RAM提供了更低的工作和待機電流，如表1和表2所示。其節(jié)能多少在很大程度上取決于器件的應(yīng)用模式，例如，器件處于閑置狀態(tài)的相對時間，即Mobile RAM處于自刷新狀態(tài)的時間。 Mobile RAM的低功耗架構(gòu)設(shè)計可進一步降低 Mobile RAM 在自刷新模式下的電流：這可以通過溫度補償自刷新（TCSR）和有效存儲空間部分陣列自刷新（PASR）來實現(xiàn)。 這兩種低功耗管理特性是通過一條模式寄存器設(shè)置指令訪問擴展模式寄存器（如圖1所示）來實現(xiàn)。 溫度補償自刷新（TCSR） SDRAM器件是以電荷形式將數(shù)據(jù)存儲在微電容上，所以它需要周期性地刷新電容以保存信息。刷新周期很大程度上取決于芯片溫度。通常低溫狀態(tài)下刷新周期長，功耗低；而高溫狀態(tài)下刷新周期短，功耗高。 圖1 通過一條模式寄存器設(shè)置指令訪問擴展模式寄存器，Mobile RAM 可實現(xiàn)TCSR和PASR兩種功能。 當(dāng)動態(tài)存儲器件處于自刷新模式時，刷新周期由其內(nèi)部時基決定。而標(biāo)準(zhǔn)SDRAM的時基被固定設(shè)置為在最高溫度（商業(yè)模式應(yīng)用70℃，擴展模式應(yīng)用85℃）下運行所要求的刷新率，即其刷新周期不會隨著溫度的變化而有所改變。所以，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)SDRAM器件在比較低的溫度下運行時，因其刷新周期仍被固定為最高溫度下運行所需的刷新周期，即保持較高的刷新頻率，從而導(dǎo)致了功耗的浪費。 溫度補償自刷新（TCSR）使得Mobile RAM可以根據(jù)溫度變化調(diào)節(jié)刷新周期到所需的值以節(jié)約功耗。圖2說明了用TCSR時，功耗的節(jié)約情況。 在TCSR的應(yīng)用中，需要使用一個內(nèi)部或者外部溫度傳感器。相應(yīng)的，控制器將會根據(jù)探測到的芯片溫度定時刷新TCSR位，調(diào)整SDRAM的刷新率以控制功耗。 內(nèi)建溫度傳感器的TCSR 英飛凌的Mobile RAM內(nèi)部封裝了溫度傳感器。它使用為TCSR定義的四個溫度值，根據(jù)芯片實際溫度周期性的調(diào)整自刷新頻率。其優(yōu)點在于芯片溫度的測試和刷新頻率的調(diào)整都是在Mobile RAM芯片內(nèi)部自動完成的，因而避免了使用外部溫度傳感器、設(shè)置模式寄存器和為設(shè)置模式寄存器而 喚醒處理器所需的額外功耗。這一特性在TCSR為其默認值（A4=A3=0）時將自動調(diào)用。 內(nèi)建溫度傳感器可準(zhǔn)確探測Mobile RAM芯片內(nèi)部溫度變化，自動完成刷新周期的調(diào)整和功耗管理，避免了使用外部溫度傳感器探測的不準(zhǔn)確性和在待機狀態(tài)需要喚醒處理器的額外操作。內(nèi)建溫度傳感器同時也降低了系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜性和開發(fā)成本，并進一步提升了便攜式設(shè)備的系統(tǒng)穩(wěn)定性。 局部陣列自刷新（PASR） 局部陣列自刷新是Mobile RAM所具有的另一節(jié)能特性。有了PASR，通過置位擴展模式寄存器（如圖1所示）的PASR位，可以將自刷新操作限制在Mobile RAM的某一需要保存數(shù)據(jù)的區(qū)域，從而避免了在無數(shù)據(jù)存儲的區(qū)域做不必要的刷新。英飛凌Mobile RAM的PASR操作包括能對所有的四個Bank(缺省)刷新，兩個bank刷新,一個bank刷新，1/2 bank刷新或者1/4 bank刷新。由于PASR自刷新模式下的功耗與存有數(shù)據(jù)多少，以及需要刷新的區(qū)域大小相關(guān)，所能節(jié)省的功耗和暫時閑置的存儲區(qū)域大小成正比。 可見，在保持和傳統(tǒng)SDRAM功能兼容的同時，Mobile RAM提供了許多有價值的低功耗特性，它們可以滿足各種便攜式設(shè)備和其他移動設(shè)備所需的低功耗要求。除了更低的供電電壓和低的工作電流，內(nèi)建溫度傳感器的溫度補償自刷新特性和部分陣列自刷新特性使得器件在自刷新模式下的功耗都得以大幅降低，延長了電池的使用壽命。 |
