About / Advertise
Att blanda logik och stora dynamiska läs- och skrivminnen på samma chips är både svårt och dyrt. I vissa tillämpningar - där ljud och bild behandlas i realtid - väger dock fördelarna tungt.
Grunden för att tillverka ett effektivt minne och en effektiv logikkrets ter sig mycket olika. Dels är minnes- och logikprocesser uppbyggda på olika sätt, dels har de två kretsvarianterna olika långa utvecklingscykler. En ny minneskonstruktion tar åtminstone ett år att ta fram, medan tre månader är en mer normal utvecklingstid för logik.
Trots de stora olikheterna finns det ändå tillfällen då man kan vinna mycket på att kombinera DRAM och logik. Genom att lägga ett minne och en beräkningsenhet på samma chips går det exempelvis betydligt snabbare att forsla data mellan enheterna än då de ligger på separata chips eftersom en intern databuss kan göras bredare än en extern.
Därför är det främst bandbreddskritiska tillämpningar som kan dra nytta av tekniken. Och i dagsläget är det också nya grafiktillämpningar som driver utvecklingen ditåt.
Än så länge är logik basen
Den stora utmaningen för en halvledartillverkare som tänker sig att utveckla kretsar som blandar logik och minne är att besluta om hur funktionerna egentligen skall realiseras.
Är det vettigast att bygga in minnet i en logikprocess, eller är det bättre att välja en DRAM-process i botten och sedan integrera logiken i den? Valet är inte självklart, båda lösningarna har sina för- och nackdelar.
I en logikprocess tvingas man exempelvis göra avkall på minnets densitet, då varje minnescell måste byggas upp av fler än en transistor. Å andra sidan blir logikfunktionerna normalt omkring 20 procent långsammare i en minnesprocess. Dessutom är en minnesprocess mer komplicerad och således dyrare att ta fram än en logikprocess.
De sistnämnda argumenten är också anledningen till att så gott som alla dagens blandkonstruktioner har realiserats i en logikprocess. Det gör i sin tur att kretsarna bara innehåller mycket små minnen.
På senare tid kan man dock skönja ett teknikskifte. Flera halvledartillverkare tittar idag på att integrera logik på minnen i sina forsknings- och utvecklingslab.
NEC har exempelvis avslöjat ett forskningsprojekt med mål att ta fram en krets för bildbehandling i realtid. Den innehåller bland annat 2 Mbyte DRAM och en 8- bitars processor. Hitachi har å sin sida tagit fram en prototyp som inkluderar fyra DRAM om 2 Mbit och fyra pixelprocessorer.
Enkretsdator med stort minne
Japanska Mitsubishi har däremot lyckats - som enda företag hittills - att utnyttja tekniken till att ta fram en verklig produkt: en riscbaserad mikrodator kallad M32R/D. Den innehåller en 32-bitars mikroprocessor, DSP-funktioner, 2 Mbyte DRAM samt 2 kbyte SRAM-cache och är, enligt Mitsubishi, världens första mikrodator med ett större DRAM ombord.
Bakom den nya kretsen ligger ett gediget processutvecklingsarbete. Processen som används är ursprungligen en DRAM-process som sedan optimerats med avseende på transistorernas funktion. Mycket arbete har alltså lagts ner på att göra transistorelementen tillräckligt snabba för att det skall vara någon vits att använda riscteknik. Internt sker dessutom kommunikationen över en 128-bitar bred databuss.
Enkretsdator är speciellt framtagen för att användas i tillämpningar där ljud och bild komprimeras i realtid, exempelvis i digital-TV-mottagare (set-top boxar), handdatorer för trådlös kommunikation och små nätverksdatorer för Internet.
Vilket företag som Mitsubishi ursprungligen utvecklat mikrodatorn till är ännu så länge hemligt, men klart är att den kommer att sitta i en färdig multimediaprodukt redan inom ett år.
Intressant är också att Mitsubishi och Motorola har kommit överens om att byta teknik med varandra. Medan Motorola får tillgång till konstruktions- och processtekniken bakom Mitsubishis inbyggda DRAM samt mikroprocessorn, M32R, får Mitsubishi tillgång till Motorolas två mikroprocessortekniker, 68EC000 och Coldfire. Motorolas mål med teknikutbytet är bland annat att kunna erbjuda inbyggda DRAM som moduler i sitt Flexcore-program.
Anna Wennberg
