便攜式設(shè)備用RAM芯片新技術(shù)
近年來,以移動電話手機(jī)為首的便攜信息處理終端發(fā)展迅速,功能日益增多。通過無線接入Internet,便攜式信息處理終端用戶可以享受到音樂或畫面數(shù)據(jù)之類的信息提供服務(wù)。為此,便攜信息設(shè)備的生產(chǎn)廠家為適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)文化時代的新需求,不得不擴(kuò)充RAM的存儲容量,并努力實現(xiàn)便攜設(shè)備的低功耗化。
把CPU的數(shù)據(jù)暫時存儲起來的RAM,眾所周知,從來都是利用異步低功耗靜態(tài)的SRAM。但是,SRAM一增加到8Mb以上的大容量,則SRAM芯片的單價十分昂貴,從而就會導(dǎo)致便攜設(shè)備的成本升高。世界各半導(dǎo)體廠家,都在探討降低SRAM成本的新方法。
日本NEC公司利用0.22μm CMOS工藝,把動態(tài)DRAM單元和異步SRAM接口組合,成功地制造出面向便攜信息處理終端的16Mb RAM芯片——μPD4616112。本文通過介紹這種新型RAM芯片的產(chǎn)品特點、關(guān)鍵技術(shù),來觀察面向便攜式設(shè)備的RAM技術(shù)發(fā)展動向。
μPD4616112的產(chǎn)品特點和概況
μPD4616112 作為16Mb RAM芯片產(chǎn)品確實具備一些獨到的特點：它不需要由外面進(jìn)行刷新操作（盡管它是利用DRAM存儲單元）,它和低功耗SRAM之間保持兼容;為了使它能同低功耗SRAM之間進(jìn)行互相替換,有意安排封裝引線端配置使兩者通用;通過附加新工作模式控制引出端,在備用時可設(shè)定電源關(guān)斷模式（Power-down Mode）,力圖實現(xiàn)低功耗化。
該16Mb RAM電路采用1Mb×16B結(jié)構(gòu)的低功耗 SRAM兼容RAM,存儲單元為DRAM單元,芯片尺寸為21.8mm2,實現(xiàn)了小型化。該電路產(chǎn)品規(guī)范如表1所示。
表1 16Mb RAM產(chǎn)品規(guī)范
在該16Mb RAM電路里,準(zhǔn)備有2種備用模式。通過新增加的模式控制端的信號設(shè)定,既可實現(xiàn)通常的保持已有數(shù)據(jù)的備用模式又可實現(xiàn)根本不保持已有數(shù)據(jù)的Power-down Mode。在通常的備用狀態(tài)下,消耗電流為100μA;但是,若用Power-down Mode,則僅消耗10μA,這和低功耗 SRAM抑制功耗的水平相當(dāng)。在便攜式信息設(shè)備里,當(dāng)在不進(jìn)行鍵盤操作的備用狀態(tài)下,往往都不需要保留RAM里的數(shù)據(jù),這時通過設(shè)定Power-Down Mode,可大幅度節(jié)省電力消耗,對于延長蓄電池的供電時間非常有利。
該電路采用小型化48引線FBGA封裝結(jié)構(gòu),在系統(tǒng)電路板上占居很小的面積。而且,該芯片上的焊盤設(shè)計已考慮到和快閃存儲器芯片組合應(yīng)用,兩者可以通過疊層封裝形成多芯片封裝MCP（Multi Chip Package）結(jié)構(gòu)。
新技術(shù)應(yīng)用
1. 芯片小型化技術(shù)
為了使這種RAM芯片小型化,在芯片布局方面采取了許多措施。例如,把該16Mb RAM劃分成多個子系統(tǒng),包括電源子系統(tǒng)、I/O子系統(tǒng)、地址子系統(tǒng)、控制電路子系統(tǒng)、譯碼器子系統(tǒng)和存儲單元子系統(tǒng);其中,存儲單元劃分為左右兩大陣列（4096×2048位）,分別占據(jù)芯片中央兩側(cè);緊靠存儲單元的外圍是行譯碼器和列譯碼器,再在外層的上側(cè)分布有電源、控制電路和I/O各子系統(tǒng)。此外,為使芯片小型化,根據(jù)上述基本結(jié)構(gòu)布局開展電源布線和焊盤優(yōu)化配
