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电脑中的记忆体(6):特别用途记忆体
2007/2/1 13:49:00    金士顿科技(KINGSTON)

1、影片及图像处理记忆体

(1)Video RAM(VRAM):VRAM是影像版本的FPM技术,VRAM通常具有两个而非一个接口,使记忆体能够运用一个频道来重新整理萤幕,而另一个来改变萤幕上的影像。对影片程序来说,它比一般的DRAM更有效率,但是由于影片记忆体晶片的使用量较主记忆体晶片少,它的价格一般来说也较昂贵,所以,系统设计师可能会选择在影片系统中使用一般的DRAM,乃是依价格或效能表现的要求而决定。

(2)Window RAM(WRAM):WRAM是另一种应用在使用大量图像系统中的双接口记忆体,它与VRAM稍微不同的地方在于它较小的指定显示接口以及它支援EDO功能。

(3)Synchronous Graphics RAM(SGRAM):SGRAM是一个包括图像读写的SDRAM特制影片处理之产品。SGRAM同时也让数据能够以群组而非单个的方式读取以及修改,这项功能减少记忆体必须执行的读写动作,使处理过程更有效率,并因此提高图像控制器的效能表现。

(4)Base Rambus以及Concurrent Rambus:早在成为主记忆体的竞争者之前,Rambus技术已经被应用在影片记忆体上。目前的Rambus主记忆体技术称为 Direct Rambus两项较早期的技术分别称为Base Rambus以及Concurrent Rambus这两种形式的Rambu,早在几年前就已被应用在某些工作站的影片程序以及电视游乐器系统,例如任天堂64上。


2、其他记忆体

(1)Enhanced SDRAM(ESDRAM):为了提高标准记忆体模组的速度与效率,某些制造厂将一小部份的SRAM直接合并于晶片上,制成一个晶片上的快速缓冲储存区 ESDRAM本身是一个SDRAM加上一个小容量的SRAM快速缓冲储存区,使运作速度达到200MHz。就如同外部SRAM快速缓冲储存区,快速缓冲储存DRAM的目标在于将最常使用的数据置于SRAM Cache以将来回从速度较慢的DRAM存取的动作减到最少。在晶片上的快速缓冲储存区的其中一项优点在于它能够给予SRAM与DRAM间更宽的汇流排,并实际提高DRAM的速度与频宽。

(2)Fast Cycle RAM(FCRAM):FCRAM是由Toshiba与Fujitsu 为特殊设备系统所共同研就开发的,例如高阶服务器,列印机与电信转接系统。它包括记忆体阵列分割以及内部流水线设计以加速随机存取以及减少电力消耗。

(3)SynLink DRAM(SLDRAM):虽然目前已被视为过时,SLDRAM为一些DRAM制造厂在90年代末期共同研发以取代Rambus技术。

(4)Virtual Channel Memory(VCM):由NEC所开发,VCM技术使不同“群”的记忆体能够利用本身的缓冲存储器独立与记忆体控制器通讯。由此,不同的系统操作便能够分配到自己的“虚拟通道(Virtual Channel)”,而和一项操作相关的信息便不与其他同时执行之操作共用缓冲存储器空间,使系统效率更高。

(5)快闪记忆体(Flash Memory):快闪记忆体是一种固态,不易挥发,可复写的记忆体,其运作方式就像随机存取记忆体与硬盘的混合体。就像DRAM,快闪记忆体将数据位元储存在记忆体单位(cell)中,但是跟硬盘一样,当电源关闭后数据仍保留在记忆体上,由于它的高速,持久性,以及低电压需求,快闪记忆体非常适合在许多设备中使用,例如数码相机、移动电话、列印机、掌上型电脑、呼叫器,以及录音机。


3、下一代记忆体

在下一代记忆体的开发中,强电介质记忆体MRAM(磁膜RAM)、OUM(双向一致记忆体)是最有力的修补者,目前多家公司都进行了产品化。不过各家公司的产品战略有所不同,其产品或逻辑电路与强电介质记忆体结合而成系统LSI,或做成替代EEPROM、记忆体及DRAM的单个记忆体。

强电介质记忆体(FERAM/FRAM)为非易失性记忆体,除了像DRAM及SRAM一样无需数据保持电源外,比起同样非易失的闪速记忆体及EEPROM来,在写入时间、写入电压、耐改写性(写入次数)、数据保存时间方面也十分优越。在晶体管组成上,相对于通常EEPROM的2晶体管/单元,SRAM的6晶体管/单元,它可以1晶体管/单元。此外,EEPROM,闪速记忆体还需要数据消去操作,强电介质记忆体却不需要。

(1)MRAM

MRAM是采用磁膜来保存的记忆体,最先达到产品化的是Honeywell。该公司从1999年开始交付采用GMR元件的MRAM。

不过,GMR元件在原理上除读出、写入时间长外、还有难以高集成化的问题,故不大具有替代已有记忆体的优点。而采用TMR元件的MRAM都却具备可高速、高集成的特点,故有可能替代闪存和DRAM。

参与MRAM的生产厂商为数不少,有IBM、Motorola、Cypress Semiconductor、NEC、东芝、Sony、三星电子、Infineon Technologies、Micron Technology、ST等,其中,Motorola 2003年下半年交付采用TMR元件的MRAM。NEC 电子与东芝共同进行MRAM的开发,预定2005年交付MRAM产品。此外,IBM、Cypress等预计2004年以后进行产品化。

MRAM被认为是强电介质记忆体最大的竞争对手,更胜于强电介质记忆体的期望是取代DRAM的用途。它不仅性能上不逊色于DRAM,而容易高集成化是最重要的原因。不仅如此,强电介质记忆体是针对0.25mm等工艺进行批量生产,而MRAMA采用0.18mm之后的工艺批量生产,在细微化上也更为有利。Motorola04年后开始生产的MRAM内置系统LSI采用0.18mm工艺,装入32MB容量的MRAM。今后,大容量化的进展,若能开发成功256M、512M的产品,无疑将成为威胁DRAM的产品。不过,也还有一些课题。一个是较之DRAM其单元面积大,此外,生产成本也高一些。

(2)OUM

OUM(Ovonics Unified Memory)是美国Ovonic公司开发的记忆体技术,采用了CD-ROM所采用的碳族合金。碳族合金具有在非结晶状态时电阻值增高,在结晶状态下电阻值下降低的特性。通过控制该两种状态,可实现1和0的记忆保持。其主要特点是器件结构简单,可比DRAM降低成本,存储区域及单元面积小,可抑制裸片尺寸等。此外,耐改写性1013,存储保持时间10年,待机电源约1mA,功能约30mW等,比之MRAM、FERAM也不逊色。

由于如此优越的性能,日本韩国北美等许多半导体厂商早就在探索强电介质等新一代记忆体的产品化了,不过,目前仍未实现批量生产。其最大的原因在于强电介质膜的成膜工艺尚未成熟到适合批生产的水平。目前进入产品化(含样品化)的仅限于部分厂家,即富士通、松下电器、罗姆、Infineon Technologies、Ramtron International、Hynix、Semiconductor等。不过,各公司的产品战略有所不同,富士通及松下电器着力于逻辑电路与强电介质记忆体混合的系统LSI,而Ramtron及Hynix则瞄着替代EEPROM、闪存、DRAM的单个记忆体。

系统LSI是日本厂商倾力以往的领域,其最大的旗手是富士通。该公司从1999年底便领先各家公司进行了强电介质记忆体的产品化,正在实现电介质记忆体与CPU、掩膜型ROM、SRAM等单片化的系统LSI产品。

系统LSI安装强电介质的记忆体的用途中最期待的是IC卡。比起信用卡、现金卡等已有的磁卡来,IC卡除可存储大容量信息外,安全管理也极佳。现金卡是带着走的财产,失落时的安全管理当然不够。IC卡已实际用于铁路车票及电子现金等支付领域,今后随着基础设施的扩充完善,将渐普及开来。

目前针对IC卡的程序记忆体广泛采用EEPROM,采用强电介质记忆体的情况尚不多见。其主要原因之一是强电介质的记忆体是一项新技术,产品的认知度还低。另外较之EEPROM还有生产成本高一些的缺点。

但是另一方面,今后却可能把下载大容量数据之类的使用方法正规化,其有力的应用就是多用途卡。所谓多用途卡就是以一张卡来完成过去现金卡、信用卡、ID卡、针对交通机构的支付卡等需要多张卡的任务。由于一张卡中存储了每个人的个人数据,当然安全是最重要的,而下载庞大的数据时的下载时间也就重要了。因此,写入速度比EEPROM快一万倍的强电介质记忆体是人们所希望的。而就生产成本来说,随着设计线宽的缩小,也可能下降到与EEPROM相当或更低。富士通已开发完了强电介质膜小型化困难所在的0.18mm工艺技术,原本在性能上具有优势的强电介质记忆体可能由此步入坦途。

采用强电介质记忆体的例子有富士通为岩千县水市开发的Internet综合行政信息系统。该系统利用ICA卡进行本人认证,在市内2处设置的触摸屏信息终端上,即使在下班时间及休息日也可受理居民选票及印鉴证明书等的自动交付服务。而单个式记忆体是日本以外厂家尤其下功夫的领域。Ramtron正在生产4K-256BKB的产品,实现了替代EEPROM的容量,预计今后进一步大容量化,还将替代闪速记忆体。

进一步信息,请访问金士顿科技(KINGSTON TECHNOLOGY)有限公司http://www.kingston.com/china/tools/UMG/default.asp

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