Fujitsu har tagit fram en helt ny minnesarkitektur. Minnet är uppåt fyra gånger snabbare än nuvarande DRAM. Fast framgången är ändå inte given.


DRAM-tillverkarna har länge koncentrerat sig på att ta fram kretsar med allt större bandbredd. Men det är inte bara bandbredden som är viktig i morgondagens minnen, utan även minnets fördröjning; alltså tiden det tar att adressera en position i minnesmatrisen och sedan få data till utgångarna.

Fujitsu Microelectronics har tagit fasta på detta och utvecklat en helt ny minnesarkitektur. Minnet, kallat Fast Cycle Random Access Memory, FCRAM, har en cykeltid på 20 ns. Därmed är det nästan fyra gånger snabbare än dagens synkrona DRAM, hävdar Fujitsu.



Minimerad fördröjning


Om man jämför det nya minnet med välkända DRAM-arkitekturer, som exempelvis Direct Rambus DRAM, Double Data Rate DRAM och SLDRAM, visar det sig att man tidigare framför allt har koncentrerat sig på att förbättra in- och utmatningsmetoderna mellan minne och centralprocessor. Allt för att öka just bandbredden.

Fujitsu har istället gått en helt annan väg. Dels har företaget koncentrerat sig på att minimera minnets fördröjning. Dels har man gjort om själva DRAM-kärnan rejält. Resultatet har blivit ett snabbt minne med en bandbredd på runt 2 Gbyte/s.

En av de stora förändringarna hos FCRAM-kärnan, jämfört med dagens DRAM, är att den adresserar rad- och kolumnadresser samtidigt. I ett traditionellt DRAM adresseras cellerna i minnesmatrisen med ett multiplexerat förfarande. Det innebär att radadresserna adresseras först, därefter, efter en kort paus, kommer kolumnadresserna.



Automatisk återställning


Ytterligare en förändring är att man infört rörledningsteknik i det nya minnet, vilket också bäddat för den mycket korta cykeltiden. Det har kunnat ske genom att en intern automatisk återställning byggts in på chipset. På så sätt kan minnet börja på en ny arbetscykel innan den föregående är färdig. Resultatet är att minnets cykeltid blivit kortare än åtkomsttiden, som är 26 ns.

I ett traditionellt DRAM är förhållandet istället det motsatta. Där ligger åtkomsttiden runt 30-40 ns, medan cykeltiden ligger på mellan 70 och 80 ns. Anledningen är att minnet måste återställas innan det kan börja på en ny arbetscykel.

Men även om egenskaperna hos det nya minnet på många sätt imponerar, finns det också nackdelar. Chipsstorleken är en sådan. Den nya arkitekturen har gjort att chipset blivit mellan 30 och 40 procent större, jämfört med traditionella DRAM. Fujitsu menar dock att storleken kommer att minska framöver då man övergår till en ny DRAM-process.

Annars har tillverkarnas taktik hittills varit att integrera SRAM-cache i minnet för att minska fördröjningen i DRAM-kretsarna. Senast i raden av företag som försöker sig på en sådan lösning är NEC, med sitt minne kallat VCM, virtual channel memory (se Elektroniktidningen 14/98 s 11). Mitsubishi har integrerat SRAM-cache sedan länge i sitt Cache DRAM och efterföljaren 3D-RAM. Även Mosys har liknande minnen, kallade multibank DRAM.

Dessvärre har varken Mitsubishis eller Mosys minnen blivit några storsäljare. Idag hittar man dem egentligen bara i några smala nischprodukter, exempelvis i vissa grafiska tillämpningar. Och, enligt Jim Handy på analysföretaget Dataquest, skiljer sig de tre lösningarna inte så mycket, rent tekniskt.

Skillnaden ligger istället på ett annat plan. NEC förordar nämligen en öppen standard som därmed är gratis för alla att använda. Det har också lett till att andra halvledartillverkare visat intresse för VCM-tekniken. Siemens har exempelvis redan beslutat att stödja den, medan andra företag - däribland Micron och Samsung - överväger att anamma den.



Börjar med 64 Mbit


Gemensamt för NEC och Fujitsu är att båda börjar med att släppa 64 Mbit- arkitekturer. NECs finns redan framme, medan Fujitsus kommer med de första proverna mot slutet av året.

Till att börja med är NECs arkitektur tänkt att användas i alla typer av datorer. Fujitsu siktar däremot på multimediatillämpningar som exempelvis digital-tv. Men minnet kan också tänkas finna sin plats i avancerade arbetsstationer och servrar framöver.

Den stora frågan för både NEC och Fujitsu är nog ändå om de stora volymerna någonsin kommer att infinna sig framöver. Eller om dessa DRAM-arkitekturer, likt så många tidigare, bara hamnar i en liten smal nisch någonstans.

Anna Wennberg