物聯網應用若要全面普及,勢必需要在人類生活環境中部署大規模傳感器等基礎設施,這些設備若能擁有愈長的電池續航力當屬愈好,一來可節省維護成本、二來有助提高物聯網基礎設施可持續性。
現階段業界也在尋找可大幅降低物聯網設備能源消耗的辦法,為此業界發現物聯網芯片中內嵌“可變電阻式內存”(ReRAM),有助達成此一節能目標。據 Embedded Computing Design 網站報導,若要達到物聯網應用的能源采用要求,需要導入各式節能策略,即使多數物聯網設備設計成可休眠或待命的模式,但再怎么說物聯網設備仍有一定比例時間在運作,因此如何節能仍是一大技術重點。其中嵌入式內存在協助物聯網芯片節能上便扮演要角,因具備低功耗及低電壓操作、單體IC、快速讀寫時間、非揮發性以及高容量等有助提升物聯網設備能源效率的優勢。
什么是ReRAM
ReRAM 是一種新型阻變式的非易失性隨機存儲器,通過向金屬氧化物薄膜施加脈沖電壓,產生大的電阻差值來存儲“0”和“1”, 將DRAM的讀寫速度與SSD的非易失性結合于一身,同時具備更低的功耗及更快的讀寫速度。
與 FRAM 不一樣,ReRAM 的規格更類似于 EEPROM,內存容量比大,但尺寸比 EEPROM 小。與 EEPROM 不同的是,ReRAM 最大的應用優勢就是低功耗、易于寫入。
易于寫入:寫入操作之前,不需要擦除操作
低功耗:5MHz的讀出操作最大電流僅為0.5mA,遠遠低于同樣條件的EEPROM(3mA@5MHz)。
ReRAM 作為存儲器前沿技術,未來預期可以替代目前的 FlashRAM,并且具有成本更低、性能更突出的優勢。預期 ReRAM 高密度且低功耗的特性可使其大量運用在電池供電的穿戴式設備、助聽器等醫療設備,以及量表與傳感器等物聯網設備。
在 ReRAM 戰場上,有一家技術大牛是 Nantero 公司,他們的技術基于碳納米層矩陣。2016年,Nantero 公司將基于碳納米層矩陣的技術授權給富士通,并且交給代工廠三重富士通半導體用 55nm 和 40nm 工藝跟進。
現在,富士通擁有業界最高密度的4 Mbit ReRAM,其備SPI接口的ReRAM產品,能在1.65至3.6伏特電壓下工作,并可于最高頻率5MHz下進行讀寫操作,而僅需0.2mA的平均電流。截止目前,富士通的第一代ReRAM產品已經被應用在歐洲一部分助聽器中。
ReRAM的未來
在可預見的未來,NAND閃存將保留在成本和密度上的優勢,這意味著它仍將在未來幾十年存活下去。那么ReRAM在存儲應用中要如何定位呢?
數據完整性:關鍵任務應用更喜歡ReRAM,而且關鍵是買得起;
性能:固態硬盤這種高速存儲介質消除了復雜性并提高了性能;
移動性:網絡寬帶和內存容量之間進行著一場永無止境的拉鋸戰,在這種情況下,消費者可能會喜歡上他們移動設備的大容量存儲。如果是這樣, ReRAM節能的優點將在高端產品有所體現。
有鑒于未來幾年全球物聯網應用可望持續蓬勃起飛,若未來 ReRAM 技術成為全球物聯網芯片主流內存解決方案,將有助除去運算與數據儲存之間的界線,有利于以數據為中心的運算架構發展。
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原文標題:大幅降低物聯網設備能源消耗?需要這樣一款存儲器
文章出處:【微信號:Fujitsu_Semi,微信公眾號:加賀富儀艾電子】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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