嵌入式存儲器發展歷程

早期市場對于系統的要求包括速度、集成度、功耗都不高，因此分立式存儲器在那時候成為各應用廠家的不二之選。

隨后到了上世紀八九十年代，fabless和foundry模式開始出現，根據設計的復雜性以及產品設計周期兩方面考慮，這時候開始出現第三方的獨立IP供應商，如ARM公司。

芯片集成度的不斷提升，給分立存儲器帶來了兩大挑戰：首先：集成度和工藝開始允許片內集成更多的存儲器；其次，存儲器的速度發展遠遠趕不上于MPU的速度，MPU速度以每年60%在成長，而存儲器只有10%。二者速度之間增長的差異巨大，如下圖所示。

 
                                         
                                                                     MPU于DRAM隨時代變遷而發展的關系圖

 

同時片內存儲器擁有靈活簡單的接口、更低延遲和更寬總線，最重要的是還能節省系統的空間大小，使得它越來越受到集成電路設計師的追捧。在這一時期嵌入式存儲器主要以SRAM和DRAM這兩種形式呈現。

到了九十年代中期，Intel做了一項重大創新，將片外高速緩沖器(Cache)集成到了片內。這直接導致當時一大批分立的片外高速緩沖存儲器廠商倒閉，成為嵌入式存儲器代替分立式存儲器的標志性事件。

如今一顆手機處理器超過90%的面積由各種嵌入式SRAM如寄存器堆，一二級緩存甚至三級緩存組成，嵌入式SRAM也成為晶圓代工廠的工藝技術衡量指標。由于SRAM由六個晶體管組成，而DRAM只有一個晶體管加一個電容組成，在面積上具備優勢，當時很多廠商其實都在思考將DRAM嵌入到系統的可能性。

九十年代，當時IBM，Toshiba等大公司都在嘗試開發嵌入式DRAM。但開發并不順利，開發的難點在于DRAM工藝與常規邏輯工藝差異很大，工藝的整合難度非常大。雖然到今天，隨著工藝的進步，使得一些公司像TSMC也在重新審視eDRAM的可行性，并有部分成果，但是主流的設計還是沒有將eDRAM納入必備選項。

后來隨著消費類電子市場份額大幅成長，存儲需求不斷擴大刺激著嵌入式閃存(eFlash)快速發展。從早期，設計人員將程序簡單固化在ROM中，到后來的OTP，EEPROM乃至現在很火的高密度eFlash內存。嵌入式內存能夠有效存儲代碼和數據，而且掉電后還不丟失，對很多應用都有重要意義。

然而發展今天，現有存儲技術暴露的一些缺陷，比如SRAM、DRAM的問題在于其易失性，斷電后信息會丟失且易受電磁輻射干擾，這一缺陷極大束縛了其在國防航空航天等一系列關鍵高科技領域的應用。而FLASH、EEPROM的寫入速度慢，且寫入算法比較復雜，無法滿足實時處理系統中高速、高可靠性寫入的要求，且功耗較高，無法滿足嵌入式應用的低功耗要求。



本文關鍵詞：DRAM  SRAM   EEPROM

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