低耗电高性能 RAMBUS推新一代内存技术

    撇开节能减碳的风潮与法规不谈，纯粹就需求而言，消费者对于可携式电子产品低功耗与续航力的要求持续不断提高，因此采用的各个组件均须对此有所贡献。面对这样的需求趋势，内存业者也不落人后；高速内存(high-speed memory)架构技术授权公司RAMBUS顷于2009年2月6日发表其创新行动内存（Mobile Memory Initiative）技术，聚焦在高带宽、低功耗，目前是要在同等级最佳能源效率下，达到4.3Gbps(Gigabits per second)的数据传输率。

 
图一：Rambus Inc.营销副总裁Tim Messegee展示采用其新一代内存技术之设计，实际授权约在未来一年左右的时间。（摄影：罗玳珊）

让PS3主机搬进手机里
 
    Rambus Inc.营销副总裁Tim Messegee指出，随着消费者对于便携设备的多媒体应用期望增加，包括：智能型移动电话手机、小笔电、可携式游戏机、以及可携式多媒体产品等，都需要新的内存解决方案以满足快速成长的带宽需求。

    举例来说，手机会有工作、待机等不同模式，而非固定在同一模式状态下；其中，主动模式的功率自然是最大的，但在该公司的设计下，透过极低摆幅差动讯号（VLSD： Very Low-Swing Differential Signaling，结合差动架构中稳固的讯号质量与创新电路技术），可大幅降低主动模式的功率消耗。此外，FlexiClockingTM系为一频率前送（clock-forwarded）与频率分配（clock-distributed）的拓朴(Topology，网络的架构)，能够实现高速运作、简化DRAM接口、以及进阶电源状态管理（APSM：Advanced Power State Management）的低耗电工作模式管理技术，并可达到省电模式之间的快速切换，而在不同操作模式达到电源效率最适化。
 
    Tim Messegee表示，MMI采用40nm制程，可达到每个端子4.3Gbps的数据速率，而4.3Gbps×32构成的一个DRAM便可实现17GB/s之传输速度。Rambus产品营销经理Rob Dhat补充指出，消费性电子产品逐渐走向整合，对于传输速度的要求也在持续提升；目前，便携设备所需之传输速度，虽然还不到每秒1GB，但到2011至2013年时，则可能达到每秒12GB，以满足更进阶之多媒体装置应用，包括：高画质电视（HDTV）、3D游戏等等，都可能带动这一波需求。简单的来说，目前PlayStation 3（PS3）采用的XDR（External Data Representation）传输速度每秒约莫为24GB，Tim Messegee提到，如此一来也就意味着未来形同是把一台游戏主机放入移动电话手机当中，对于带宽的要求也愈来愈高。

图二：Rambus产品营销经理Rob Dhat指出，消费性电子产品逐渐走向整合，对于传输速度的要求持续提升；目前，便携设备所需之传输速度，虽然还不到1GB/s，但到2011至2013年时，则可能达到12GB/s，因为现在的行动装置可能都是手机，但下一代的便携设备则可能更为多元。（摄影：罗玳珊）

    Rob Dhat指出，可携式电子产品的设计，面临了三大挑战与需求：高效能（scalable performance）、高效率（power efficiency）、以及低成本（cost reduction），而MMI（Mobile Memory Initiative）的特性，在于确保高效能的同时，还兼顾了可携式产品的低耗电需求，且这也是MMI与现有内存接口技术的不同之处。举例来看，现有技术为LPDDR1-133（133MHz），MMI的耗电量峰值约仅为LPDDR1的四分之一，即电池寿命可延长约33%；同时，现有技术必须要有十二个DRAM才能确保12GB/s的传输速度，但MMI则仅须一个即可。

    MMI的组成，主要包含三大技术：极低摆幅差动讯号、FlexClockingTM频率架构、以及进阶电源状态管理。其中，VLSD是将信号幅度降低为100mV的差分信号技术，可算是延续2007年在ISSCC上发表的「Low Power Initiative」技术，有助于削减峰值电力，且根据Rob Dhat的说法，效能亦较LPDDR-133增加十六倍；FlexClockingTM架构则改善了XDR技术，使用内建的内存控制器PLL控制DRAM频率，可暂停频率，也不一定要在DRAM旁设置PLL和DLL；而以前项为基础，又针对电源状态管理，做到在短时间内从静态电源转换为动能电源管理，所需时间约为LPDDR1（133MHz）的四分之一，从低耗电模式恢复到工作模式的时间也缩短约百分之二十。

图三：FlexiClockingTM架构。（数据源：http://www.rambus.com/us/products/mobile/index.html）

图四：以FlexiClockingTM架构为基础，进阶电源状态管理（APSM：Advanced Power State Management）也是MMI的主要技术之一。（数据源：RAMBUS．摄影：罗玳珊）

 
图五：使用MMI技术与现有技术之电池寿命比较。（数据源：RAMBUS．绘图：罗玳珊）