嵌入式系统/ARM技术中的剖析低功耗内存－Mobile RAM
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2020-12-08
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嵌入式系统嵌入式系统/ARM技术中的剖析低功耗内存－技术中的剖析低功耗内存－Mobile RAM
娱乐和商务活动不断增加的移动需求和新技术的涌现，使得消费类和商业类电子设备在不断朝着移动化方向发
展的同时，也在控制功耗和成本的前提下不断完善和扩展便携式设备的功能。如在PDA、智能移动电话和数码
照相机等便携式设备中，手写识别、语音识别、指纹识别、MP3、 VOD、JPEG和MPEG等正在满足用户不断
增长的移动多媒体需求。 为了保持产品的竞争性，OEM及制造商希望他们的便携式设备不仅能提供完善的
功能、快速的操作响应和充足的存储空间，同时要保持较低的制造成本。尽管Flash能满足特定的存储需求，具
有掉电不丢失数据的优点，但是相对SDRAM技术它的成本更高，并且需要更长的存取时间。越来越多的智能电
娱乐和商务活动不断增加的移动需求和新技术的涌现，使得消费类和商业类电子设备在不断朝着移动化方向发展的同时，也在
控制功耗和成本的前提下不断完善和扩展便携式设备的功能。如在PDA、智能移动电话和数码照相机等便携式设备中，手写
识别、语音识别、指纹识别、MP3、 VOD、JPEG和MPEG等正在满足用户不断增长的移动多媒体需求。
为了保持产品的竞争性，OEM及制造商希望他们的便携式设备不仅能提供完善的功能、快速的操作响应和充足的存储空
间，同时要保持较低的制造成本。尽管Flash能满足特定的存储需求，具有掉电不丢失数据的优点，但是相对SDRAM技术它
的成本更高，并且需要更长的存取时间。越来越多的智能电话在应用处理器侧正向着类似计算机结构的方向发展，使用
SDRAM技术的高级扩展产品、具有先进工艺和低功耗管理特性的低功耗Mobile RAM 去代替板载NOR-Flash运行操作系统和
应用软件。此外，Mobile RAM 还可取代NAND-Flash的部分功能来存储一些数据信息，例如今天Mobile RAM 在一些PDA中
的应用。
今天，采用嵌入式操作系统——如Win CE 、Symbian、 Palm、 和 Linux等——的智能电话和PDA对内存的需求已经达
到了256Mb，甚至更多。Mobile RAM 可为这些便携式设备提供最经济的高密度存储解决方案。
以英飞凌为例，目前可向业界提供的Mobile RAM产品包括128Mb，256Mb和512Mb容量，100MHz 和133MHz频率，x16
和x32 数据宽度，1.8V, 2.5V 和 3.3V供电电压的全系列，可满足不同的应用需求。与传统的存储器相比，Mobile RAM 提供了
多种低功耗特性，其中一些是得益于其先进的工艺和特殊的芯片设计，而有些则可根据低功耗管理来选择。这些特性包括：
· 低供电电压
· 低工作电流和待机电流
· 温度补偿自刷新（TCSR）
· 内建温度传感器的TCSR
· 局部阵列自刷新（PASR）
据测试，使用Mobile RAM，平均功耗可降低约60％，可大幅度延长电池寿命。如果使用 TCSR, PASR和Deep Power
Down模式可使待机模式下的功耗进一步降低。
供电电压供电电压
传统的SDRAM工作在3.3V，而Mobile RAM 的工作电压可以低至2.5或1.8V。假定两者工作电流一样，则使用Mobile
RAM时，由于电压的降低就可以使功耗降低25％（2.5V）或者45％（1.8V）。
工作和待机电流工作和待机电流
相对传统的SDRAM，Mobile RAM提供了更低的工作和待机电流，如表1和表2所示。其节能多少在很大程度上取决于器
件的应用模式，例如，器件处于闲置状态的相对时间，即Mobile RAM处于自刷新状态的时间。
Mobile RAM的低功耗架构设计可进一步降低 Mobile RAM 在自刷新模式下的电流：这可以通过温度补偿自刷新
（TCSR）和有效存储空间部分阵列自刷新（PASR）来实现。 这两种低功耗管理特性是通过一条模式寄存器设置指令访问扩
展模式寄存器（如图1所示）来实现。
温度补偿自刷新（温度补偿自刷新（TCSR））
SDRAM器件是以电荷形式将数据存储在微电容上，所以它需要周期性地刷新电容以保存信息。刷新周期很大程度上取决
于芯片温度。通常低温状态下刷新周期长，功耗低；而高温状态下刷新周期短，功耗高。
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