便携式设备用RAM芯片新技术
近年来,以移动电话手机为首的便携信息处理终端发展迅速,功能日益增多。通过无线接入Internet,便携式信息处理终端用户可以享受到音乐或画面数据之类的信息提供服务。为此,便携信息设备的生产厂家为适应网络文化时代的新需求,不得不扩充RAM的存储容量,并努力实现便携设备的低功耗化。
把CPU的数据暂时存储起来的RAM,众所周知,从来都是利用异步低功耗静态的SRAM。但是,SRAM一增加到8Mb以上的大容量,则SRAM芯片的单价十分昂贵,从而就会导致便携设备的成本升高。世界各半导体厂家,都在探讨降低SRAM成本的新方法。
日本NEC公司利用0.22μm CMOS工艺,把动态DRAM单元和异步SRAM接口组合,成功地制造出面向便携信息处理终端的16Mb RAM芯片——μPD4616112。本文通过介绍这种新型RAM芯片的产品特点、关键技术,来观察面向便携式设备的RAM技术发展动向。
μPD4616112的产品特点和概况
μPD4616112 作为16Mb RAM芯片产品确实具备一些独到的特点：它不需要由外面进行刷新操作（尽管它是利用DRAM存储单元）,它和低功耗SRAM之间保持兼容;为了使它能同低功耗SRAM之间进行互相替换,有意安排封装引线端配置使两者通用;通过附加新工作模式控制引出端,在备用时可设定电源关断模式（Power-down Mode）,力图实现低功耗化。
该16Mb RAM电路采用1Mb×16B结构的低功耗 SRAM兼容RAM,存储单元为DRAM单元,芯片尺寸为21.8mm2,实现了小型化。该电路产品规范如表1所示。
表1 16Mb RAM产品规范
在该16Mb RAM电路里,准备有2种备用模式。通过新增加的模式控制端的信号设定,既可实现通常的保持已有数据的备用模式又可实现根本不保持已有数据的Power-down Mode。在通常的备用状态下,消耗电流为100μA;但是,若用Power-down Mode,则仅消耗10μA,这和低功耗 SRAM抑制功耗的水平相当。在便携式信息设备里,当在不进行键盘操作的备用状态下,往往都不需要保留RAM里的数据,这时通过设定Power-Down Mode,可大幅度节省电力消耗,对于延长蓄电池的供电时间非常有利。
该电路采用小型化48引线FBGA封装结构,在系统电路板上占居很小的面积。而且,该芯片上的焊盘设计已考虑到和快闪存储器芯片组合应用,两者可以通过叠层封装形成多芯片封装MCP（Multi Chip Package）结构。
新技术应用
1. 芯片小型化技术
为了使这种RAM芯片小型化,在芯片布局方面采取了许多措施。例如,把该16Mb RAM划分成多个子系统,包括电源子系统、I/O子系统、地址子系统、控制电路子系统、译码器子系统和存储单元子系统;其中,存储单元划分为左右两大阵列（4096×2048位）,分别占据芯片中央两侧;紧靠存储单元的外围是行译码器和列译码器,再在外层的上侧分布有电源、控制电路和I/O各子系统。此外,为使芯片小型化,根据上述基本结构布局开展电源布线和焊盘优化配
