存儲(chǔ)器架構(gòu)選項(xiàng)漸多 定制化將成未來(lái)趨勢(shì)

責(zé)任編輯:editor005

2016-01-04 15:08:47

摘自:元器件交易網(wǎng)

就系統(tǒng)而言,存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)存取與處理器的速度效能同等重要,但多年來(lái)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)都只從強(qiáng)化處理器時(shí)脈下手,而回避了較麻煩的存儲(chǔ)器架構(gòu)設(shè)計(jì)。

就系統(tǒng)而言,存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)存取與處理器的速度效能同等重要,但多年來(lái)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)都只從強(qiáng)化處理器時(shí)脈下手,而回避了較麻煩的存儲(chǔ)器架構(gòu)設(shè)計(jì)。隨著制程技術(shù)提升、填塞SRAM的辦法不再管用,芯片廠商的注意力也終于回到存儲(chǔ)器本身。

Semiconductor Engineering網(wǎng)站指出,在設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器架構(gòu)時(shí),有以下幾點(diǎn)需要注意:第一,就算電晶體尺寸縮小到了3奈米,互連元件、線路、越來(lái)越薄的閘極氧化層仍是最容易出現(xiàn)問(wèn)題的區(qū)域。第二,盡管核心使用數(shù)量不斷增加,但由于無(wú)法有效將軟體平行化,多數(shù)核心大多時(shí)候都沒(méi)有被使用。第三,扇出型與2.5D封裝的興起,讓芯片廠商可將Z軸上的存儲(chǔ)器,作為平衡成本、效能、數(shù)據(jù)可靠度的手段。

安謀(ARM)的Rog Aitken指出,從SRAM、DRAM、Flash到硬碟(HDD),存儲(chǔ)器間原本有一套行之有年的層級(jí)系統(tǒng)。然而隨著新形態(tài)的存儲(chǔ)器出現(xiàn),存取存儲(chǔ)器的方式也出現(xiàn)改變。除了作為存儲(chǔ)器使用外,這些存儲(chǔ)器還可發(fā)展出更多有趣的功用,而存儲(chǔ)器的改變將影響架構(gòu)、布局(layout),產(chǎn)生各種實(shí)體及鄰近效應(yīng),牽動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)。

在先進(jìn)制程中,制程偏移(Process Variation)是存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)不可忽視的一點(diǎn)。盡管以往因自動(dòng)化(EDA)工具的使用,適度解決了制程偏移的問(wèn)題,但隨著節(jié)點(diǎn)技術(shù)不斷發(fā)展,制程偏移的問(wèn)題也開(kāi)始影響到存儲(chǔ)器層面。

為了解決存儲(chǔ)器的制程偏移,最常借助的便是冗余設(shè)計(jì)(redundancy),但若要為了節(jié)省耗電而降低電壓,制程偏移的情形將更加明顯。

吞吐量是衡量存儲(chǔ)器效能的一個(gè)重要指標(biāo),但實(shí)際測(cè)量并不容易。布局的壅塞情形、核心間對(duì)于存儲(chǔ)器爭(zhēng)搶,以及讀取速度的差異,都是影響吞吐量的因素。而不同的存儲(chǔ)器與處理器配置,都會(huì)使情況更加復(fù)雜。

Rambus的Steven Woo指出,架構(gòu)與IP區(qū)塊整合有非常多的可能性。為減少電力的浪費(fèi),低功耗產(chǎn)品的存儲(chǔ)器通常會(huì)很接近處理器。電力消耗最多區(qū)域,通常負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)讀寫(xiě)的存儲(chǔ)器核心。以往提升存儲(chǔ)器吞吐量的方法,便是增加功率,但這也會(huì)提升芯片受損的風(fēng)險(xiǎn),因此平面設(shè)計(jì)、基板(interposer)、SiP的矽穿孔技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生,而采用這些技術(shù)所產(chǎn)生的漣漪效應(yīng),絕對(duì)不僅止于存儲(chǔ)器而已。

Wide I/O等技術(shù)的出現(xiàn),使得存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)不再獨(dú)立運(yùn)作,封包技術(shù)以及其他相關(guān)環(huán)節(jié),也都會(huì)連帶發(fā)生改變。此外,以往對(duì)于錯(cuò)誤偵測(cè)都有一套既定的方法,存儲(chǔ)器架構(gòu)改變后,便可能需要采用新的方法。只要新的存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)帶來(lái)的效益能超越各項(xiàng)組裝、測(cè)試、制造的成本,廠商便會(huì)開(kāi)始采用。

隨著存儲(chǔ)器系統(tǒng)從一個(gè)固定的子系統(tǒng)轉(zhuǎn)變成整體系統(tǒng)中可調(diào)整的變相,存儲(chǔ)器控制器的重要性也越來(lái)越被重視??刂破鞒烧{(diào)整存儲(chǔ)器功率外,也將影響到吞吐量、頻寬使用等各種環(huán)節(jié)。許多系統(tǒng)廠商轉(zhuǎn)移至高階模型的理由之一,便是為了提升控制器從存儲(chǔ)器存取數(shù)據(jù)的效率。

Synopsys的Prasad Saggurti指出,芯片內(nèi)建存儲(chǔ)器開(kāi)始采用外部存儲(chǔ)器管理單元后,將更方便架構(gòu)設(shè)計(jì)師設(shè)置讀寫(xiě)位置。另外,Saggurti也注意到芯片周邊的低壓存儲(chǔ)器線路,已越來(lái)越常被再次使用。而為了降低功耗,存儲(chǔ)器芯片本身也出現(xiàn)了客制化的趨勢(shì)。

除此之外,晶粒間的光通訊(Optical Communication)技術(shù)以及存儲(chǔ)器上的位元布局,也都可望為存儲(chǔ)器架構(gòu)開(kāi)發(fā)出新的可能。

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