About / Advertise
Micron och Infineon leder utvecklingen av energisnåla DRAM. Lösningen är temperaturanpassad återhämtning kombinerat med lägre drivspänning.
De nya konsumentprodukterna som ska få försäljningssiffrorna inom elektronikindustrin att skjuta i höjden ställer stora krav på prestanda och låg energiförbrukning.
För att klara kraven börjar energisnåla dynamiska läs- och skrivminnen, DRAM, växa upp som svampar ur marken. Infineons Mobile-RAM och Microns Bat-RAM är två exempel på nya DRAM-varianter som konstruerats för att minimera energiförbrukningen.
De förbrukar upp till 80 procent mindre energi än vanliga DRAM och tar sikte på den växande marknaden för avancerade mobiltelefoner och handdatorer.
- Just nu för vi intensiva diskussioner med mobiltelefontillverkare som Ericsson och Nokia om energisnåla minnen av den här typen, säger Neil Jensen på Samsungs DRAM-avdelning i Tyskland.
Energiaspekten viktig
Ericsson Mobile Communications vill inte kommentera i detalj vilka minnen som är aktuella i framtida mobiltelefoner.
- Det finns självklart ett stort intresse av att hitta de alternativ som till ett rimligt pris pressar ner energi- och strömförbrukningen så mycket som möjligt, säger Pär Stigmer, strategisk inköpare av minnen på Ericsson Mobile Communications.
En del av energiminskningen i effektsnåla DRAM kommer av att man infört en temperaturreglerad återhämtning (refresh). En stor del av energiåtgången i traditionella DRAM beror på att minnescellerna med jämna mellanrum återladdas för att laddningen inte ska försvinna. Vid höga temperaturer är läckströmmarna från kondensatorerna höga, varvid återhämtningen måste ske oftare än vid låga temperaturer.
Vanliga minnen måste laddas om ofta eftersom återhämtningsfrekvensen är baserad på värsta tänkbara fall, det vill säga en mycket hög temperatur. Den temperaturreglerade funktionen anpassar istället återhämtningen efter den omgivande temperaturen i tre fasta temperaturintervall. återhämtningen har dessutom försetts med en funktion som kallas partiellt minnesval (partial array refresh). Därmed kan minnet i viloläge välja att återhämta en, två eller fyra minnesbanker efter behov.
Större risk för krångel
Trots fördelarna vill Pär Stigmer höja ett varnande finger.
- Ur hårdvaruperspektiv är temperaturanpassning och partiellt minnesval bra idéer. Funktionerna kan dock innebära att man får ett mer svårhanterligt system, då samspelet mellan programvara och minne blir mer komplext.
- För att det partiella minnesvalet ska fungera måste till exempel programvaran veta var i minnet allting skrivs, säger han.
En stor del av energibesparingen kommer också av att minnena drivs med lägre spänning än 3,3 V. Istället har de konstruerats för en drivspänning på 2,2 V samt för att klara 1,8 V på in- och utgångarna.
- En sänkning av spänningsnivån är viktigaste ur energisparande synvinkel, säger Volker Laun på Infineon Technologies.
Lägre drivspänning ger dessutom högre klockfrekvenser, vilket ger minnet högre prestanda.
De nya energibesparande funktionerna är på god väg att bli standardiserade. Sju ledande DRAM-tillverkare, därav bland annat Infineon, Micron och Samsung, har inom organisationen Jedec utarbetat en gemensam standard för de energisnåla minnena.
- Arbetet kommer att vara klart inom de närmsta veckorna. Det som är kvar att diskutera är vissa detaljer kring specifikationen av spänningen på in- och utgångarna, säger Ernst Strasser på Infineon Technologies.
Enas om detaljerna
Det företagen enas om i Jedec är en sänkning av drivströmmen och in- och utströmmen samt hur den temperaturkontrollerade återhämtningen och det partiella minnesvalet ska se ut i detalj.
Dessutom har man kommit överens om en gemensam pad- och
benkonstruktion för CSP-kapslar. Microns har prover av 64 Mbit Bat-RAM, medan de större volymerna förväntas komma till sommaren. Provexemplar av 128 Mbit-minnet beräknas komma i slutet av året. Infineon kommer att släppa första proverna av 128 Mbit Mobile-RAM under fjärde kvartalet i år, medan produktionsvolymerna dyker upp under första kvartalet nästa år. En större 256 Mbit-variant är under utveckling, provexemplar kommer att finnas under mitten av nästa år.
För att minnena ska kunna användas krävs dock att man bygger in en temperaturkännande sensor.
Dessutom behövs stöd från de styrkretsar och processorer som minnena ska arbeta med för att tillämpningarna ska fungera. Flera stora processortillverkare som Intel och Philips Semiconductor har redan processorer som stöder de energisnåla minnena.
För att klara kraven börjar energisnåla dynamiska läs- och skrivminnen, DRAM, växa upp som svampar ur marken. Infineons Mobile-RAM och Microns Bat-RAM är två exempel på nya DRAM-varianter som konstruerats för att minimera energiförbrukningen.
De förbrukar upp till 80 procent mindre energi än vanliga DRAM och tar sikte på den växande marknaden för avancerade mobiltelefoner och handdatorer.
- Just nu för vi intensiva diskussioner med mobiltelefontillverkare som Ericsson och Nokia om energisnåla minnen av den här typen, säger Neil Jensen på Samsungs DRAM-avdelning i Tyskland.
Energiaspekten viktig
Ericsson Mobile Communications vill inte kommentera i detalj vilka minnen som är aktuella i framtida mobiltelefoner.
- Det finns självklart ett stort intresse av att hitta de alternativ som till ett rimligt pris pressar ner energi- och strömförbrukningen så mycket som möjligt, säger Pär Stigmer, strategisk inköpare av minnen på Ericsson Mobile Communications.
En del av energiminskningen i effektsnåla DRAM kommer av att man infört en temperaturreglerad återhämtning (refresh). En stor del av energiåtgången i traditionella DRAM beror på att minnescellerna med jämna mellanrum återladdas för att laddningen inte ska försvinna. Vid höga temperaturer är läckströmmarna från kondensatorerna höga, varvid återhämtningen måste ske oftare än vid låga temperaturer.
Vanliga minnen måste laddas om ofta eftersom återhämtningsfrekvensen är baserad på värsta tänkbara fall, det vill säga en mycket hög temperatur. Den temperaturreglerade funktionen anpassar istället återhämtningen efter den omgivande temperaturen i tre fasta temperaturintervall. återhämtningen har dessutom försetts med en funktion som kallas partiellt minnesval (partial array refresh). Därmed kan minnet i viloläge välja att återhämta en, två eller fyra minnesbanker efter behov.
Större risk för krångel
Trots fördelarna vill Pär Stigmer höja ett varnande finger.
- Ur hårdvaruperspektiv är temperaturanpassning och partiellt minnesval bra idéer. Funktionerna kan dock innebära att man får ett mer svårhanterligt system, då samspelet mellan programvara och minne blir mer komplext.
- För att det partiella minnesvalet ska fungera måste till exempel programvaran veta var i minnet allting skrivs, säger han.
En stor del av energibesparingen kommer också av att minnena drivs med lägre spänning än 3,3 V. Istället har de konstruerats för en drivspänning på 2,2 V samt för att klara 1,8 V på in- och utgångarna.
- En sänkning av spänningsnivån är viktigaste ur energisparande synvinkel, säger Volker Laun på Infineon Technologies.
Lägre drivspänning ger dessutom högre klockfrekvenser, vilket ger minnet högre prestanda.
De nya energibesparande funktionerna är på god väg att bli standardiserade. Sju ledande DRAM-tillverkare, därav bland annat Infineon, Micron och Samsung, har inom organisationen Jedec utarbetat en gemensam standard för de energisnåla minnena.
- Arbetet kommer att vara klart inom de närmsta veckorna. Det som är kvar att diskutera är vissa detaljer kring specifikationen av spänningen på in- och utgångarna, säger Ernst Strasser på Infineon Technologies.
Enas om detaljerna
Det företagen enas om i Jedec är en sänkning av drivströmmen och in- och utströmmen samt hur den temperaturkontrollerade återhämtningen och det partiella minnesvalet ska se ut i detalj.
Dessutom har man kommit överens om en gemensam pad- och
benkonstruktion för CSP-kapslar. Microns har prover av 64 Mbit Bat-RAM, medan de större volymerna förväntas komma till sommaren. Provexemplar av 128 Mbit-minnet beräknas komma i slutet av året. Infineon kommer att släppa första proverna av 128 Mbit Mobile-RAM under fjärde kvartalet i år, medan produktionsvolymerna dyker upp under första kvartalet nästa år. En större 256 Mbit-variant är under utveckling, provexemplar kommer att finnas under mitten av nästa år.
För att minnena ska kunna användas krävs dock att man bygger in en temperaturkännande sensor.
Dessutom behövs stöd från de styrkretsar och processorer som minnena ska arbeta med för att tillämpningarna ska fungera. Flera stora processortillverkare som Intel och Philips Semiconductor har redan processorer som stöder de energisnåla minnena.
Lisa Ringström
