新记忆工艺响应物联网需求

当今芯片设计的口号是“使用更少的功率”，这已不是什么秘密。物联网 (IoT) 的出现带来了一个新的推论：“使用更少的平均功率”通过在待机状态下以超低功耗运行，同时准备好立即启动。当前的存储器技术使得同时实现这两个属性变得困难，但瑞萨电子公司已经通过新的嵌入式 SRAM 技术应对了这一挑战。

任何电池供电的设计都需要使用尽可能少的电力。低功耗操作在物联网中尤为重要，比智能手机更重要，因为物联网上的许多点在物理上都很遥远，更换或充电电池将是一个主要的麻烦，如果不危险甚至不可能的话。出于这个原因，许多物联网节点被设计成大部分时间都在睡觉，只是偶尔醒来以对本地刺激做出反应，或者根据网络上另一个点的要求进行报告。然后，他们必须尽可能快地起床并奔跑，以快速完成任务并重新入睡，从而最大限度地减少平均能量消耗。

不幸的是，在这种睡眠模式下将数据保存在 SRAM 中会消耗过多的电量。设计人员目前通过简单地将 SRAM 内容卸载到非易失性存储器，然后在睡眠期间关闭 SRAM 的电源来解决这个问题。问题在于，对于某些物联网占空比，这种方法可能无效，某些情况下甚至会导致功耗的实际增加。

瑞萨似乎找到了解决这个问题的办法。降低 SRAM 开启/休眠功率比的关键是减少晶体管泄漏电流，瑞萨电子通过将其 65 纳米薄层埋层硅 (SOTB) 工艺部署到嵌入式 SRAM 的开发中，已经做到了这一点。瑞萨电子的 SOTB 工艺采用无掺杂沟道结构，通过其掩埋氧化层实现。结果是晶体管阈值特性的变化要小得多，这反过来又使晶体管能够在低至 0.5 V 的电压下表现良好。

片上稳压器控制衬底偏置，这决定了器件是在工作模式下工作还是在待机模式下工作。将基板电位设置为正向偏置可以实现快速读取访问时间。待机模式是通过对基板施加反向偏压来实现的，这可以显着降低泄漏电流。

针对特定应用标准产品 (ASSP) 的开发人员，该技术不能作为现成的 SRAM 设备使用。但是瑞萨已经创建了一个原型 SRAM 来展示这项技术。该原型在“实时”状态下实现了 1.8 ns 的读出时间，而在待机状态下仅需 13.7 nW/Mbit。这只是内存正常模式下功耗的千分之一。

瑞萨嵌入式 SRAM。资料来源：瑞萨电子。

瑞萨电子预计其新工艺将有助于开发无需维护或更换电池且使用寿命长的物联网节点。基于瑞萨 SOBT 技术的 SRAM 允许快速启动、实时高速运行以及在睡眠模式下显着降低泄漏电流，可以帮助物联网设计在极小的平均功率水平下运行。 

审核编辑 黄昊宇