大規(guī)模物聯(lián)網將蓬勃發(fā)展

根據(jù)Ericsson在2020年6月發(fā)布的移動設備市場報告指出，包括NB-IoT和Cat-M在內的大規(guī)模物聯(lián)網 (Massive IoT) 將持續(xù)部署到全球各地。但由于新冠肺炎阻礙了運輸，使得滲透率低于我們的預期，大部分物聯(lián)網應用仍經由2G或3G技術連接。2019年大規(guī)模物聯(lián)網應用的數(shù)量估計增長了兩倍，到2020年底將達到約1億部。

正如Ericsson預估，到2025年底，NB-IoT和Cat-M將占所有行動網絡IoT設備的52%。亞洲區(qū)將是成長最快的市場，該地區(qū)的設備數(shù)量將在2026年之前提升到所有出貨量的67%。

對3GPP標準進程來說，無論是NB-IoT或Cat-M，Release 15都強化了穩(wěn)定性和應用領域。已于2020年7月3日凍結的Release 16將進一步提高網絡效率，并將目前的NB-IoT部署在5G環(huán)境中運行。未來，Release 17將擴展帶寬聚合和更低延遲的規(guī)格，繼續(xù)開發(fā)及探索潛在應用，以帶動5G NR基礎的行動網絡物聯(lián)網的普及率。

半導體廠商針對物聯(lián)網采取的行動

對于物聯(lián)網應用，為了在市場上獲得廣泛采用，必須滿足各種設計考慮因素，例如低成本、低功耗和運算效率。尤其，對于電池供電的設備 (例如智能喇叭和智能電表) 而言，除了豐富的物聯(lián)網功能和易于使用的人機接口，電池壽命也成為產品成功與否的關鍵，因此低功耗因素變得越來越重要。為了實現(xiàn)較長的電池壽命，除了使用低功耗MCU，還應考慮其他低功耗的周邊組件。

圖1：移動設備系統(tǒng)架構圖

許多移動設備采用圖1中的相似的架構，這類的方塊圖適用于平板電腦或智能手表中。Wi-Fi/BT和行動網絡模塊負責通訊。傳感器 (如觸摸面板) 專用于收集外部信息，并將信息轉寄給應用處理器。NOR/NAND負責儲存程序代碼/數(shù)據(jù)，而DRAM則用于暫時性的處理。

為此，許多MCU供貨商正在開發(fā)效能更高、功耗更低的新一代MCU，以滿足市場需求。但從整體系統(tǒng)設計的角度來看，與MCU搭配使用的DRAM也需要新的選擇，以提供比現(xiàn)有SDRAM、低功耗SDRAM和CRAM/PSRAM更佳的優(yōu)勢。這些DRAM標準定義過于陳舊，已無法跟上表1所列出的最新技術。

表1：DRAM標準及其對應邏輯處理節(jié)點

支持HyperBus接口的HyperRAM是能滿足此一需求的最新技術解決方案。HyperBus技術由Cypress于2014年首次發(fā)布，后來于2015年推出其首款HyperRAM產品。考慮到市場需求，華邦電子決定加入HyperRAM陣營，并推出32Mb/64Mb/128Mb容量的產品。

HyperRAM 使用優(yōu)勢

HyperRAM僅具備13個訊號IO腳位，可大大簡化PCB的布局設計。這也意味著，在設計最終產品時，它能讓MCU將更多腳位用于其他目的，或減少MCU使用腳位，以提升成本效益。如圖2所示，與類似的DRAM (如低功耗DRAM、SDRAM和CRAM/PSRAM) 相比，HyperRAM只需最少的腳位數(shù)便能實現(xiàn)近似的處理量 (333MB/s)。

圖2：IO腳位比較

簡化控制接口是HyperRAM的另一項技術特色，PSRAM只有9個控制接口，而LPSDRAM有18個?？刂平涌谠缴?，DRAM控制器所需的復雜度就越低。詳細區(qū)別可參閱圖3。

HyperRAM系以PSRAM架構為基礎，是能夠自我更新的RAM。而且，它可以自動恢復為待機模式。因此，系統(tǒng)內存更易于使用，固件和驅動程序的開發(fā)也會更簡單。

圖3：LPSDR和HyperRAM的控制接口比較

HYPERRAM有以下特性

超低功耗：華邦的混合睡眠模式（HSM）可使設備待機功耗降低至35μW，而運行功率不到PSRAM產品的一半。

設計簡易：與PSRAM配備31個訊號腳數(shù)相比，HYPERRAM僅有13個訊號腳數(shù)，這極大簡化了產品設計和生產的過程。

節(jié)省空間：低腳數(shù)的封裝與較少的主機控制器接口能夠減少內存系統(tǒng)電路板的占用空間，從而節(jié)省像是智慧手表等消費類設備的空間。

物聯(lián)網設備的關鍵

功耗對于物聯(lián)網設備至關重要，因為設備大多由電池供電。降低功耗不僅可以節(jié)省用電，還可以減少充電和更換的成本。以華邦的64Mb HyperRAM為例，其待機耗電量為90uW (1.8V下)，而相同容量的SDRAM的耗電量則是2000uW (3.3V下)。更重要的是，HyperRAM在混合睡眠模式下的耗電量僅45uW (1.8V下)，與SDRAM在待機模式下的耗電量有明顯差異(表2)。另一方面，即使采用低功耗的SDRAM，其耗電量和外形尺寸仍較HyperRAM更大。

表2：耗電量比較

HyperRAM 生態(tài)系統(tǒng)的新生力軍

傳統(tǒng)的SDRAM和PSRAM已發(fā)展成熟，難以對新興的IoT應用進行優(yōu)化。有鑒于汽車和工業(yè)應用的長期供應需求，華邦HyperRAM的先進制程可滿足客戶的長壽命產品生命周期。

從整個系統(tǒng)設計和產品壽命的觀點來看，HyperRAM已成為新興IoT設備的理想選擇。除了Cypress，包括像是NXP、Renesas、ST和TI等領先的MCU 公司已開始提供支持HyperBusTM接口的MCU，其新產品未來亦將繼續(xù)為其提供支持。

同時，其控制接口開發(fā)平臺已準備就緒。Cadence和Synopsys也已開始提供HyperRAM記憶體驗證IP，可加快IC廠商的設計周期。因此，與其他Octal RAM相比，HyperRAM具有最成熟的應用環(huán)境。HyperRAM已被納入JEDEC標準，成為與JEDEC xSPI兼容的技術。

目前，華邦HyperRAM產品系列的32Mb、64Mb和128Mb已進入量產。同時已開始提供24BGA (汽車級)、49BGA、WLCSP和KGD的產品。24BGA的尺寸為6x8 mm2，而49BGA的尺寸僅為4x4 mm2，主要針對消費型穿戴式設備市場。華邦擁有超過20年的DRAM生產經驗。展望未來，華邦將繼續(xù)提供最優(yōu)質的產品，以滿足客戶的需求。

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