在異步SRAM中實(shí)現(xiàn)速度與功耗的完美平衡
以下因素進(jìn)一步推動(dòng)了對(duì)低功耗快速SRAM的需求:
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/269465.htm1.在具有各種新工藝節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)代MCU中,嵌入式高速緩存的作用越來(lái)越有限;
2.由于上述原因以及MCU現(xiàn)已變得越來(lái)越高級(jí),因此外部高速緩存正日益變得更加重要。因而,當(dāng)務(wù)之急是讓SRAM不再成為限制因素;
3.在電池供電應(yīng)用中,功耗是客戶購(gòu)買時(shí)考慮的重要參數(shù)。因此,SRAM芯片的高待機(jī)功耗是無(wú)法接受的。
由于以上所有因素,SRAM制造商多年來(lái)一直在嘗試取消快速產(chǎn)品與低功耗產(chǎn)品之間的利弊權(quán)衡。其中一個(gè)解決方案是混合器件——在存取時(shí)間和功耗上進(jìn)行快速與低功耗的搭配。然而,這些混合SRAM無(wú)法滿足快速SRAM可滿足的性能要求。最好的解決方案是支持片上電源管理的快速SRAM,其既可確保高性能,又可實(shí)現(xiàn)低功耗。
支持片上電源管理的SRAM的工作方式跟支持片上電源管理的MCU類似。除了工作模式和待機(jī)工作模式以外,還有深度睡眠工作模式。這種設(shè)置允許SRAM芯片在標(biāo)準(zhǔn)工作模式下全速存取數(shù)據(jù),而在深度睡眠模式下不執(zhí)行任何功能,因此流耗極低(比普通快速SRAM的待機(jī)功耗低1000倍)。
下表針對(duì)快速SRAM、低功耗SRAM以及支持深度睡眠工作模式的快速SRAM進(jìn)行了各種參數(shù)比較:
這些數(shù)字清楚地展示了與使用標(biāo)準(zhǔn)快速SRAM相比,使用“帶深度睡眠模式”的SRAM的優(yōu)勢(shì)。在SRAM大部分時(shí)間都處于待機(jī)狀態(tài)的應(yīng)用中,該優(yōu)勢(shì)會(huì)更加明顯。
我們來(lái)假設(shè)一個(gè)場(chǎng)景:某器件工作了一千個(gè)小時(shí),SRAM的工作時(shí)間只占其中的20%.如果該SRAM是一款工作電壓為3.3V的快速SRAM,那它的工作功耗就將為120瓦時(shí)(WH),待機(jī)功耗為80 WH.總功耗將為200 WH.現(xiàn)在,如果我們使用具有深度睡眠模式的快速SRAM,工作功耗依然是120 WH,但待機(jī)功耗則銳減至0.06 WH.總功耗大約為121 WH.因此在該具體應(yīng)用中,深度睡眠選項(xiàng)可將功耗降低40%.然而在使用深度睡眠模式時(shí)(無(wú)論是MCU還是SRAM),需要考慮的一個(gè)因數(shù)是進(jìn)入和退出深度睡眠模式所需的時(shí)間。如果這兩個(gè)工作周期的時(shí)間間隔比SRAM進(jìn)入和退出深度睡眠模式所用的時(shí)間還短,那該方法就不適合。
迄今為止,唯一推出支持片上電源管理的SRAM的公司是賽普拉斯半導(dǎo)體公司,該產(chǎn)品為PowerSnoozeTM.PowerSnooze SRAM采用54-TSOP和48-BGA等標(biāo)準(zhǔn)封裝,與普通快速SRAM一樣。為使用深度睡眠功能,該產(chǎn)品還提供了一個(gè)特殊引腳(DS),可將低電平有效切換至進(jìn)入深度睡眠模式。標(biāo)準(zhǔn)快速SRAM上的同等引腳恰恰是無(wú)連接(NC)。因此只需極少的設(shè)計(jì)工作(只需連接一個(gè)額外的引腳),便可將標(biāo)準(zhǔn)快速SRAM升級(jí)為PowerSnooze SRAM.
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