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數據通信和便攜式系統成為當今SRAM的重要應用領域。某些SRAM由于能夠提供實現較高帶寬所需的性能（比如在網絡系統中）或維持較長電池使用壽命所需的低功耗（比如在便攜式設備中）而在許多應用中起著主導作用。這些架構指的是面向高性能應用的NoBL（無總線延遲）和QDR（四倍數據速率）以及針對低性能應用的MoBL（更長的電池使用壽命）。 多年來工藝幾何尺寸的不斷壓縮使得兼顧速度、功耗和密度的新型架構的推出成為可能。以賽普拉斯為例，目前已可提供采用90nm制造工藝的72Mbit密度的標準同步/NoBL SRAM器件樣品。 不斷縮小的工藝幾何尺寸使得各家公司能夠在存儲器技術上確立諸多優勢，如實現更快的速度、更低的功耗、更高的存儲密度和更有競爭力的制造成本。 圖1：賽普拉斯公司SRAM工藝技術發展走勢圖（0.25μm至90nm） 網絡與數據通信領域競速 在當今的網絡應用中，分組處理需要極高的存儲帶寬。分組處理所涉及的多項功能再加上其他的存儲功能對SRAM提出了不同的要求。人們已經開發出了所需的SRAM用新型協議和架構，以便對數據通信系統的需要提供支持。 目前，網絡系統中采用了多種同步SRAM架構，包括流水線突發型、直通型、無總線延遲（NoBL）（流水線/直通）型、雙倍數據速率（DDR）型SRAM和四倍數據速率（QDR）型SRAM等等。 同步流水線型和直通型SRAM面市已有很多年了，它們最初是為PC高速緩存應用而開發的。現今一般用于低性能網絡領域，主要目的在于實現成本-效益性。流水線型和直通型SRAM的主要缺陷是其需要在讀寫操作的轉換期間插入空閑周期。對于要求進行快速隨機交替讀寫存儲器存取操作的網絡應用而言，這兩種架構的效率不夠高。 圖2：用于流水線型NoBL SRAM的簡單讀/寫存取 而NoBL架構通過免除在讀寫操作之間插入空閑周期的需要而實現了100%的利用率，從而增加了總帶寬。NoBL SRAM支持流水線型和直通型操作。采用流水線型NoBL時，寫數據被延遲兩個周期；采用直通型NoBL時，則寫數據被延遲一個周期。由于寫數據被延遲，因此免除了插入空閑周期的需要，從而可為連續或隨機讀/寫操作提供相同的帶寬。圖2示出了一種用于流水線型NoBL SRAM的簡單讀/寫存取。 NoBL SRAM作為同步流水線型和直通型SRAM的一種快速替代方案而被高性能網絡應用設計所采用。由于從同步型轉變為NoBL型只需對控制器邏輯稍做修改，所以向NoBL SRAM的過渡相對容易。市面上還有其他一些類似的架構選擇方案：如NtRAM和ZBT。 而上面討論的同步架構均為單數據速率，在這種架構中，數據和控制信號是在時鐘脈沖的上升沿被觸發的，而且，數據的一個字在每個時鐘脈沖的上升沿進行傳送。 為了獲得更高的數據傳送速率并最大限度地增加吞吐量，人們開發出了雙倍數據速率（DDR）SRAM。DDR器件在時鐘脈沖的上升沿和下降沿上均傳送數據。 DDR/QDR SRAM是面向下一代高速網絡應用（例如工作于200MHz以上的數據速率條件下的交換器和路由器）的高性能SRAM架構。 為了避免發生總線爭用；公用I/O總線也被分割成兩根總線；分別用于對四倍數據速率（QDR）SRAM進行讀取和寫入操作。 
圖3：SDR/DDR/QDR讀/寫存取的比較 圖3示出了用于單數據速率（SDR）、雙倍數據速率（DDR）和四倍數據速率（QDR）的讀/寫存取。對于數量對稱的讀寫操作很明顯，在相同的頻率和I/O總線寬度條件下，QDR可提供最高的帶寬。 便攜式領域“變型” 便攜式產品及其他的低功耗應用需要采用具有超低功耗的存儲器。為了對這些便攜式應用的需要提供支持，人們引入了各種現有的和新型的架構。便攜式產品中，對增加新功能以及支持更高數據速率和附加話音功能方面需求最旺盛的當屬移動電話。這對主要存儲器技術針對便攜式產品需求的諸多變革起到了推波助瀾的作用。 目前便攜式系統可用的存儲器類型為標準6T SRAM（MoBL1、MoBL2）、偽SARM（MoBL3、CellularRAM）和SDRAM（MoBL4）。圖4概括了存儲器的發展歷程。 MoBL1/2為標準6T SRAM。它們的優點在于具有非常低的工作和待機電流。這些SRAM還具有寬工作電壓范圍。高速操作和低待機功耗是6T SRAM的重要特性。賽普拉斯公司的MoBL1和MoBL2器件甚至允許在低至1.0V的電壓條件下進行數據保存。 隨著移動設備所提供的應用越來越多，處理能力方面的要求正在不斷提高，同時還需要采用存儲容量更大的存儲器。由于SRAM不能適應移動通信行業日益提高的需要，因此，偽SRAM再度進入人們的視線。這種存儲器具有用于模擬SRAM操作的DRAM內核及附加邏輯電路。 賽普拉斯公司提供的MoBL3系列PSRAM把從低功耗SRAM的設計和開發中獲得的知識引入到了DRAM中。這些器件的構成形式使得能夠對刷新進行內部控制，并在標準SRAM存取過程中進行調節。 與同檔次的SRAM相比，大多數PSRAM的待機電流都較高。造成這種現象的原因在于必須定期完成內部刷新周期以保持存儲器中的數據完整性。賽普拉斯公司的MoBL3器件采用了溫度控制型刷新電路，這使得存儲器能夠在較低的工作溫度下降低刷新要求，從而減小待機電流。MoBL3器件還引入了一種所謂“部分陣列刷新”的概念，使得用戶能夠關閉存儲器的某些未用部分，以便進一步減小刷新電流。大多數MoBL3器件具有約100μA的最壞情況待機電流和50μA左右的典型待機電流。MoBL3器件還提供了另一種被稱為“深度睡眠模式”的工作方式，它使得用戶可在存儲器未執行任何操作的時候將存儲器陣列關閉。 圖4：低功耗存儲器演進過程概況 用戶對存儲帶寬要求的日益提高迫使供應商們想方設法地提供創新性的高性能PSRAM產品。“CellularRAM”便是其中一例，這是賽普拉斯、Micron和英飛凌公司共同制定的一種高性能的下一代PSRAM規范。CellularRAM存儲器可進行同步操作，工作速度可高達104MHz以上。CellularRAM可向后兼容標準PSRAM，且與具有相同的低功耗要求的現有器件相比，它提供了帶寬方面的改進。 下一代的移動設備具有更高的帶寬和密度要求。這些移動設備包括3G電話、智能型電話等。對于這些目標應用，可采用同步DRAM架構（MoBL4 SDARM），該架構能夠提供所要求的存儲器密度和數據帶寬。 在便攜式產品中，低功耗存儲器的使用形式是疊層式硅片（由SRAM和快速擦寫存儲器所組成）或分立式器件（microBGA）封裝。向更小的工藝幾何尺寸過渡還對減小硅片的外形尺寸起到了幫助作用，從而能夠為小巧緊湊的便攜式產品提供越來越小的可選封裝型式。 |
