新興記憶體如何處理物聯(lián)網(wǎng)所創(chuàng)造的機(jī)會(huì)

Etron（鈺創(chuàng)）公司負(fù)責(zé)成像和存儲(chǔ)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的副總裁兼首席科學(xué)家Richard Crisp表示，該公司的DRAM代表了與JEDEC（聯(lián)合電子設(shè)備工程會(huì)）路線圖上的傳統(tǒng)架構(gòu)的一個(gè)分歧，即應(yīng)用程序不需要不斷增長(zhǎng)的密度、高速pin碼或最新DDR4的所有可用帶寬，最新DDR4的最低容量為4GB。他說(shuō):“有很多應(yīng)用程序使用的內(nèi)存遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于1千兆比特。人們對(duì)擁有合適大小、易于使用的內(nèi)存很感興趣?！?/span>

Crisp表示，這就對(duì)Etron的推動(dòng)，它希望提供足夠的DRAM來(lái)滿(mǎn)足應(yīng)用程序的需求，同時(shí)減少典型的DDR類(lèi)型內(nèi)存的引腳數(shù)。隨著該公司沿著開(kāi)發(fā)小型內(nèi)存的道路前進(jìn)，全世界都對(duì)人工智能(AI)產(chǎn)生了興趣。“我們當(dāng)時(shí)并沒(méi)有真正考慮過(guò)人工智能，但它確實(shí)發(fā)生了，我們找到了一個(gè)有趣的解決方案?！?/p>

一個(gè)典型的人工智能場(chǎng)景，端點(diǎn)收集所有類(lèi)型的數(shù)據(jù)，然后發(fā)送到一個(gè)集中式的云中進(jìn)行處理，并使用一個(gè)連接兩端的大型網(wǎng)絡(luò)層。但Etron喜歡將端點(diǎn)和邊緣區(qū)分開(kāi)來(lái)，其中端點(diǎn)是一個(gè)從外部世界收集數(shù)據(jù)的傳感器，而邊緣是一個(gè)本地中央計(jì)算機(jī)，它可以將多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)聚合到一個(gè)具有相當(dāng)高性能的媒體處理器的公共流中。他介紹，這臺(tái)邊緣計(jì)算機(jī)在向云發(fā)送一些情報(bào)之前，會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行自動(dòng)分析，這就需要比端點(diǎn)更高的性能，但仍有一定的尺寸限制。

Etron的RPC DRAM可以放在扇入式晶圓級(jí)CSP (FI-WLCSP)封裝中，該封裝非常小，消除了襯底以及任何線鍵合或倒裝芯片組裝步驟。

據(jù)Crisp介紹，Etron的解決方案是減少pin-count (RPC) DRAM，以支持AI邊緣應(yīng)用程序，這些應(yīng)用程序需要相當(dāng)大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間和足夠高的帶寬，以便能夠快速處理數(shù)據(jù)。RPC DRAM可以提供必要的片外存儲(chǔ)器，但只能在芯片內(nèi)風(fēng)扇級(jí)的CSP (FI-WLCSP)封裝中使用，這些封裝非常小，可以消除基體以及任何線鍵或芯片組裝步驟。

Lattice半導(dǎo)體戰(zhàn)略營(yíng)銷(xiāo)總監(jiān)Kambiz Khalilian表示，該公司認(rèn)為Etron的產(chǎn)品有潛力，由于它的外形因素非常小，采用RPC DRAM是理想的選擇?！八旧峡梢詫?shí)現(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)DRAM相同的性能，同時(shí)擁有更低的引腳數(shù)。這對(duì)于許多“深度安全網(wǎng)關(guān)”應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)是比較理想的，在這些應(yīng)用程序中，性能/權(quán)衡非常重要。在低功耗的小范圍內(nèi)，在帶寬無(wú)法將所有數(shù)據(jù)發(fā)送回服務(wù)器進(jìn)行處理的情況下，它允許在最合理的地方處理數(shù)據(jù)(包括邊緣)。

由于Etron的RPC DRAM的低引腳數(shù)小型化WLCSP封裝，使用的信號(hào)少于傳統(tǒng)DDR解決方案的一半，故而Etron的RPC DRAM高帶寬是Lattice FPGA理想的互補(bǔ)對(duì)象。針數(shù)的節(jié)省轉(zhuǎn)化為內(nèi)存接口的FPGA資源需求的減少和更小的PCB組件的占用。

Khalilian介紹，在某些情況下，需要的內(nèi)存要比嵌入在Lattice FPGA中的內(nèi)存大。這就是RPC DRAM發(fā)揮作用的地方。“在很多邊緣相機(jī)的應(yīng)用中，每平方毫米都很重要。為了進(jìn)一步增加RPC DRAM的吸引力，它們可以被堆疊在一塊板上，如果需要，仍然可為flash閃存留出空間，這不僅優(yōu)化了布局，而且解決了功率、性能和大小之間的權(quán)衡。

Etron的路線圖始于一個(gè)75 x 75毫米的三板堆棧，包括27 x 27毫米的點(diǎn)陣FPGA和13 x 9毫米的DDR3 DRAM。

Objective Analysis首席分析師Jim Handy表示，客戶(hù)發(fā)現(xiàn)了這種技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，并將其應(yīng)用到產(chǎn)品中，這表明Etron的概念是很有潛力的。它使用的串行接口具有較低的針數(shù)是行業(yè)的發(fā)展方向。然而，它正在使用相對(duì)低密度的傳統(tǒng)DRAM來(lái)解決一個(gè)正在出現(xiàn)的用例:能夠在邊緣內(nèi)部處理更多的數(shù)據(jù)——這反過(guò)來(lái)最小化了設(shè)備和服務(wù)器群之間所需的帶寬，例如智能安全攝像頭的設(shè)計(jì)。“如果你在攝像頭附近放置很多智能設(shè)備，那么你就不需要很大的帶寬，因?yàn)槟憧梢赃M(jìn)行面部識(shí)別，然后將信息發(fā)送回服務(wù)器。”

如今，大多數(shù)提供低密度Dram的公司，如ISSI和Alliance Memory，這樣做是為了讓老產(chǎn)品的生命力，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的內(nèi)存已經(jīng)被像美光這樣的大公司停用。Handy:“像這樣的東西對(duì)大公司來(lái)說(shuō)實(shí)在是太小了，根本沒(méi)必要去操心?！盓tron采取了不同尋常的步驟，去重新思考和重新設(shè)計(jì)一些人們會(huì)認(rèn)為是遺留密度的東西?！八麄冏罱K得到的是比同樣尺寸的SRAM更便宜的產(chǎn)品，而且他們還可以放入一個(gè)低引腳數(shù)的封裝中?！?/p>

Etron面臨的主要挑戰(zhàn)是為其技術(shù)創(chuàng)造自己的市場(chǎng)?！凹热凰麄兊哪繕?biāo)是物聯(lián)網(wǎng)，那么這個(gè)市場(chǎng)確實(shí)有很大的增長(zhǎng)空間?！?/p>

延伸閱讀——RPC (Reduced Pin Count) DRAM

在過(guò)去的幾十年里，DRAM產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向單一，以追求高密度內(nèi)存為目標(biāo)，首先是異步 DRAM，然后發(fā)展到DDR5同步DRAM。但***的鈺創(chuàng)科技(Etron Technology)在今年度消費(fèi)性電子展(CES 2019)上表示該公司沒(méi)有走傳統(tǒng)路線，而是開(kāi)發(fā)全新的DRAM架構(gòu)，稱(chēng)為RPC (Reduced Pin Count) DRAM。

鈺創(chuàng)科技董事長(zhǎng)暨首席技術(shù)官盧超群表示，RPC DRAM只使用到一半數(shù)量的接腳，既能達(dá)到小型化，又能降低成本。他將RPC DRAM定位為小型化穿戴式裝置和終端AI子系統(tǒng)的理想選擇。盧超群補(bǔ)充說(shuō)明，為了采用DDR4，現(xiàn)今許多研發(fā)小型穿戴式裝置的公司必須購(gòu)買(mǎi)更多不需要的組件，“對(duì)于許多開(kāi)發(fā)小型系統(tǒng)的研發(fā)人員來(lái)說(shuō)，導(dǎo)入DDR4反而多余。

鈺創(chuàng)的RPC DRAM號(hào)稱(chēng)可提供16倍的DDR3帶寬，在40接腳的FI-WLCSP封裝中僅使用22個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)；該公司表示，RPC DRAM在無(wú)需增加設(shè)計(jì)復(fù)雜性和成本的情況下，能提供DDR4的容量和帶寬。

RPC鎖定未被滿(mǎn)足的市場(chǎng)

市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Objective Analysis的分析師Jim Handy對(duì) EE Times表示：“DRAM的有趣之處在于大廠僅關(guān)注每年出貨量可達(dá)數(shù)億甚至數(shù)十億顆的組件；這為鈺創(chuàng)這樣的公司提供了機(jī)會(huì)，前提是它們能夠想辦法說(shuō)明標(biāo)準(zhǔn)型動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存(commodity DRAM)并不能滿(mǎn)足目前的市場(chǎng)需求，并制造出能滿(mǎn)足這些市場(chǎng)需求的零組件。這(RPC DRAM)就是一個(gè)例子?！?/p>

在被問(wèn)到RPC DRAM 可用來(lái)解決哪些問(wèn)題時(shí)，Handy 表示：主要是節(jié)省成本和空間；鈺創(chuàng)提出了一個(gè)令人信服的論點(diǎn)，即RPC透過(guò)減少I(mǎi)/O接腳數(shù)目或以其他方式支持較小的邏輯晶粒(logic die)尺寸，進(jìn)而(借由允許公司購(gòu)買(mǎi)較低密度的組件)降低DRAM和FPGA或SoC 的成本。他補(bǔ)充指出：“我發(fā)現(xiàn)節(jié)省成本是任何一種新產(chǎn)品最吸引人的理由?！?/p>

RPC DRAM不僅僅是新DRAM架構(gòu)的概念，鈺創(chuàng)還在CES展上透露該公司已經(jīng)與萊迪思半導(dǎo)體(Lattice Semiconductor)合作，展出可相容鈺創(chuàng)RPC DRAM的萊迪思EPC5 FPGA解決方案。

在RPC DRAM架構(gòu)中發(fā)現(xiàn)了哪些傳統(tǒng)DRAM所沒(méi)有的“特點(diǎn)”或“優(yōu)勢(shì)”？

營(yíng)銷(xiāo)總監(jiān)Gordon Hands告訴我們：“包括FPGA在內(nèi)的許多芯片之用戶(hù)相當(dāng)重視I/O接腳，它們通常會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)工程師帶來(lái)限制；透過(guò)消除對(duì)單獨(dú)控制和地址接腳(address pins)的需求，鈺創(chuàng)的RPC內(nèi)存能減少對(duì)這些稀少資源的使用?！?/p>

RPC DRAM無(wú)可取代？

“目前不需要高密度DRAM的應(yīng)用通常會(huì)使用SRAM，但后者相當(dāng)昂貴；低密度DRAM是另一種選擇，但它們比大多數(shù)的設(shè)計(jì)需要更寬的接口?！?/p>

在Handy看來(lái)，RPC承諾能用更具成本效益的解決方案來(lái)取代以上兩者，因此只要鈺創(chuàng)能堅(jiān)持到底，他們應(yīng)該能在市場(chǎng)上獲得佳績(jī)。

鈺創(chuàng)的盧超群指出，縮小內(nèi)存尺寸是導(dǎo)入穿戴式裝置的一個(gè)關(guān)鍵因素，內(nèi)存尺寸太大將是目前的一大缺點(diǎn)。他以Google智能眼鏡為例解釋?zhuān)珼DR3的帶寬足以讓智能眼鏡擷取與播放影像，但問(wèn)題是DDR3的9x13mm球門(mén)陣列封裝(BGA)尺寸使其無(wú)法放進(jìn)智能眼鏡。

DDR3內(nèi)存在x16配置的96球BGA封裝中，尺寸大約為9 x 13mm；無(wú)論晶粒容量多大，采用0.8 mm間距6列、16接腳，最小封裝尺寸維持不變，即使改用256 Mbit至8 Gbit任何容量的晶粒，封裝體積也是一樣。

但如果DRAM不是采用BGA封裝呢？

對(duì)此盧超群解釋?zhuān)現(xiàn)I-WLCSP的工藝與BGA不同，“不是一次只封裝一顆芯片，而是一片晶圓一整批封裝；”而每個(gè)封裝單元都是半導(dǎo)體晶粒的大小，也就是小型的FI-WLCSP封裝內(nèi)就是一顆小晶粒。他表示：“RPC DRAM是世界上第一款采用FI-WLCSP封裝的 DRAM?！?/p>