透过JEDEX前瞻内存发展方向

互联网 | 编辑: 2003-06-23 00:00:00转载

JEDEC(Joint Electron Device Engineering Council,电子设备工程联合委员会)是全球著名的半导体行业协会,在DDR SDRAM芯片与模组开发过程中位居主导地位。现在,内存事业已经复苏,每年举行的JEDEX行业研讨会也因此成为了内存业界关注的焦点,从中不难发现未来的发展方向

看罢DDR与RDRAM两强相争,人们不禁要问,未来的内存世界会是啥样?JEDEC在10月23至25日在北京召开的JEDEX研讨会,就成为了我们了解未来的重要窗口。

JEDEC(Joint Electron Device Engineering Council,电子设备工程联合委员会)是全球著名的半导体行业协会,在DDR SDRAM芯片与模组开发过程中位居主导地位。现在,内存事业已经复苏,每年举行的JEDEX行业研讨会也因此成为了内存业界关注的焦点,从中不难发现未来的发展方向。

桌面系统

一、DDRⅡ与DDRⅢ

虽然三星、Hynix、Micron与Elpida公司都推出了DDRⅡ内存芯片,距离DDRⅡ内存大规模上市还很遥远。目前DDRⅡ的正式标准还没制订出来,预计明年第一季度发布正式的设计规范,到2004年才会是DDRⅡ普及的阶段。而有关DDRⅡ内存技术相对于DDR的关键性不同,JEDEX也给予了重点解释。

DDRⅡ与目前的DDR相比,主要有以下的改进:预取数据容量从2bit提高到4bit;工作电压从DDR的2.5V降到1.8V;采用了片内终结器设计(ODT,On Die Termination),即将原来在主板上的终结电阻集成到芯片内,有助于提高高频下的信号质量并降低主板的成本……按照JEDEC的设计,DDRⅡ将从400MHz起跳,接着就是533MHz。而从DDR400的艰难历程上可以看出旧的DDR结构要想再向上提速的困难性。相对而言,DDRⅡ 400/533MHz的成本则合理得多。

三星512MB DDRⅡ533

我们再谈点DDRⅢ的情况。根据JEDEX上透露的信息,DDRⅢ将在2007年正式出台,至少从667MHz开始,预取数据容量大于4bit,而且工作电压更低,寄生干扰也将进一步减少。显然,现在谈论细节还为时尚早,毕竟半导体技术日新月异,DDRⅢ完全有时间去消化吸收未来几年内出现的新技术。

二、更小的封装

说完内存的核心设计,就该讲到内存的外在形式了。CSP将在未来的内存中占据主导地位,TSOP-Ⅱ将在DDRⅡ时代彻底退出内存封装市场。而且近期可能会出现改良型的CSP——WLP(Wafer Level Packaging,晶圆级封装),它是比CSP更为贴近芯片尺寸的封装方法,并且由于在晶圆上就做好了封装布线,因此在可靠性方面达到了更高的水平。不过,它的外观仍与CSP封装差不多,WLP更多的改进是在其内部。

芯片密度的提升还可以改进封装内的组织形式——谁说一个封装对应一颗芯片?典型的就是芯片内多核心堆叠封装技术,简称SIP。即在一个封装内放进多层芯片(Die),可以是两至四层,从而在封装面积不变的前提下通过有效利用立体空间成倍提高存储容量。目前多家封装厂商都致力于SIP技术的开发,并且有成品在JEDEX上展出。

三、高密度的模组

在芯片容量暂时无法大规模提高的时候,就需要通过种种方法来提高模组的容量,这对于服务器与工作站级市场非常重要。芯片堆叠装配(Stack Assembly)技术就是增加容量的首选。这方面除了Elpida、Kentron、Kingston等公司较早以前提出的TCP、FEMMA、EPOC等堆叠形式外,Tessera在JEDEX上介绍了它们的4枚芯片堆叠装配的模组技术(TCP与EPOC都是两芯片堆叠)。而Infineon公司也在现场展示了他们的使用普通TSOP-Ⅱ技术的双芯片堆叠装配技术。

可以想象,芯片集成度的提升、封装方式的改进、模组装配的发展,未来内存容量的提升将迅速翻番。

移动市场

在可以预见的未来,移动设备市场将迅速崛起,尤其是PDA、HPC、手机等手持式设备的市场和技术发展更是迅速。因此,针对移动设备的特点开发专用内存产品成为JEDEX上众多厂商热衷的话题。

一、节能设计

DRAM之所以比SRAM更耗电,一个主要原因就在于DRAM需要不停地刷新存储单元以保持数据的有效性。优化刷新操作是节能的主要手段。JEDEX发布了面向移动设备的内存规范:Mobile-RAM,主要采用局部阵列刷新、温度补偿刷新、深度睡眠等一系列新技术来达到降低能耗的目的。

温度补偿刷新:温度越高,存储单元的电荷越容易流失。普通的DRAM为了保证可靠,以温度70°C为标准设定刷新电流。但在实际操作中,很少有达到这一温度的时候,因此温度补偿刷新技术应运而生。它在DRAM内部内置温度传感器,根据温度来调节刷新电流,从而降低了大多数情况下的电能消耗。

采用1GHz DDRⅡ显存(三星2.4ns芯片)的显卡

局部刷新技术:传统的刷新操作是针对所有的内存进行的,但并不是所有的存储单元都存放了有价值的数据。局部刷新技术可根据用户数据的容量来调整刷新的范围,可以是全刷新(这是普通DRAM的做法),也可以对两个Bank(1/2)、一个Bank(1/4)、半个Bank(1/16)甚至1/4个Bank(1/32)的阵列进行刷新。由于数据全存满的时候并不常见,所以相对于全刷新方式,局部刷新技术能明显降低电能的消耗。

深度睡眠:手持设备的待机时间非常重要。当停止工作时,程序应该退出DRAM中的数据,没有必要再保持内存的工作。针对此状态也有一个节能模式——深度睡眠,此时DRAM不再刷新存储阵列,将能耗限制在最低水平。

二、统一接口

在手持设备、机顶盒等装置中都会用到Flash Memory(闪存)。以往的设计中,Flash和DRAM、SRAM分别采用不同的总线接口。为了简化系统设计和实现一些特殊功能,许多厂商正将这些不同内存的总线接口统一起来。

SyncFlash:Miron公司开发的SyncFlash Memory采用通用的SDRAM接口设计,指令集与SDRAM相兼容,并且在速度上也与SDRAM相差无已,未来还将有DDR接口的设计。与传统内存不同的是,SyncFlash模组上还集成了一定容量的Flash。这个设计不但可以简化系统设计,还可以通过保存部分内存数据,起到提高系统启动速度、减少待机功耗等作用。

MoBLRAM与CellularRAM:用于3G设备的SRAM也将普遍采用兼容NOR型Flash接口的设计。而尤为值得额外指出的是,MoBL3(PSRAM)与CellularRAM还采用了1T技术。传统的SRAM都是用6个晶体管构成双稳态电路,来保证数据不丢失,这种结构简称6T。新开发的1T结构的页式SRAM将是未来的发展方向,由于只用1个晶体管,所以功耗更低。

现在看来,未来内存的发展还是很清晰的:2003年,双通道DDR;2004年,DDRⅡ又开始按部就班地发展,400MHz、533MHz、667MHz……而移动等新兴市场,我们所熟悉的内存也离我们越来越远,取而代之的,是专用的、全新的产品。内存,原来可以这么精彩的……

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