從技術(shù)角度看，需要進(jìn)行這樣的利弊權(quán)衡：在低功耗SRAM中，使用特殊柵極誘導(dǎo)漏極泄漏（GIDL）控制技術(shù)來控制待機(jī)電流，以控制待機(jī)功耗。這些技術(shù)涉及在上拉路徑或下拉路徑中增加額外的晶體管，這樣存取延遲就會加劇，從而會增加存取時間。在高速SRAM中，存取時間具有最高優(yōu)先級，因此無法使用這種技術(shù)。此外，該晶體管也可增大尺寸，以增加電荷流。尺寸的增大可減少傳播延遲，但同時會增加功耗。

從應(yīng)用需求角度看，該權(quán)衡奠定了兩種不同的應(yīng)用基礎(chǔ)。快速SRAM在作為高速處理器的直接接口高速緩存或高速暫存擴(kuò)展存儲器時工作良好。低功耗異步SRAM可用于為功耗必須非常低的系統(tǒng)臨時存儲數(shù)據(jù)。因此，快速SRAM通常用于服務(wù)器和航空設(shè)備等高性能系統(tǒng)，而低功耗SRAM則主要用于POS終端以及PLC等電池供電設(shè)備。

然而，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的有線設(shè)備也推出了電池供電移動版本。過去幾年，我們還見證了無線應(yīng)用的大量推出，其帶來了無線設(shè)備的長足發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)（IoT）促進(jìn)了新一代醫(yī)療設(shè)備、手持設(shè)備、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、通信系統(tǒng)以及工業(yè)控制器的發(fā)展，它們正在徹底改變各種設(shè)備的工作與通信方式。在這些移動設(shè)備中，快速SRAM和低功耗SRAM都不能全面滿足需求?？焖賁RAM流耗大，很快就會耗盡電池，而低功耗SRAM則存取速度不足，不能滿足這些復(fù)雜設(shè)備的需求。

對于現(xiàn)代電子設(shè)備的所有重要組件而言，降低功耗并縮小封裝是目前面臨的兩個最大的挑戰(zhàn)。對于異步SRAM來說，這種挑戰(zhàn)就是在小型封裝中創(chuàng)建功耗顯著降低的快速SRAM。雖然很多SRAM制造商都已經(jīng)開始提供采用少數(shù)引腳及裸片尺寸封裝的產(chǎn)品，但并沒有滿足市場對高性能低功耗存儲器的需求。

電源管理和待機(jī)功耗

定義設(shè)備功耗有兩個主要參數(shù)，分別是工作功耗和待機(jī)功耗。工作功耗是指設(shè)備在主動執(zhí)行其主要功能時消耗的電源。對于SRAM來說，就是在執(zhí)行讀寫功能時消耗的電源。待機(jī)功耗是指設(shè)備沒有工作，但依然處于通電狀態(tài)時所消耗的電源。對于絕大多數(shù)手持設(shè)備而言，SRAM大約有20%的時間在工作，而在其余80%的時間里，SRAM以待機(jī)模式與電源相連。

在以前大部分電子設(shè)備都連接至電源插座的時代，待機(jī)功耗在成本和便捷性方面都不是什么問題。然而對于當(dāng)前電池供電設(shè)備而言，待機(jī)功耗可增加明顯的電源優(yōu)勢。如果電源是不可充電的電池，那電池消耗殆盡的速度會更快。在可充電電池應(yīng)用中，最大的問題是：如果需要過于頻繁地充電就很不方便，這正好違背了移動設(shè)備的初衷。

降低功耗的需求最早來自微控制器，因此制造商不得不尋找各種替代方案代替?zhèn)鹘y(tǒng)工作及待機(jī)這兩種狀態(tài)模式。這使TI和NXP等公司推出了具有特殊低功耗工作模式（稱為深度斷電模式或深度睡眠模式）的MCU。這些控制器可在正常工作中全速運(yùn)行，而在不需要時則進(jìn)入低功耗模式。這樣，系統(tǒng)可在不影響高性能的情況下降低功耗。在該低功耗模式下，外設(shè)和存儲設(shè)備也有望省電。電源管理的重點(diǎn)現(xiàn)已轉(zhuǎn)移至與這些系統(tǒng)相連的存儲設(shè)備。
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支持片上電源管理的SRAM

在我們介紹片上電源管理SRAM的概念及無限潛力之前，我們先來了解為什么現(xiàn)在需要它。在電路板上，異步SRAM通常與MCU相連作為擴(kuò)展存儲器，其可用做高速緩存或高速暫存存儲器。與DRAM和閃存等其它存儲性存儲器相比，SRAM具有密度局限性：當(dāng)前可用的SRAM最大存儲密度是8MB，而DRAM則已進(jìn)入GB時代。然而，MCU很難跟DRAM或閃存直接連接，因為這些存儲器一般具有很長的寫入周期，不能與MCU同步。高速工作的MCU需要可以存儲重要數(shù)據(jù)的高速緩存，以及以一種能夠進(jìn)行快速存取的方式進(jìn)行的各種臨時運(yùn)算。SRAM最適合用作MCU與存儲性存儲器之間的高速緩存。

下圖不僅更好地說明了存儲器的不同階段，而且還指出了哪里需要SRAM：

以下因素進(jìn)一步推動了對低功耗快速SRAM的需求：

1.在具有各種新工藝節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)代MCU中，嵌入式高速緩存的作用越來越有限；

2.由于上述原因以及MCU現(xiàn)已變得越來越高級，因此外部高速緩存正日益變得更加重要。因而，當(dāng)務(wù)之急是讓SRAM不再成為限制因素；

3.在電池供電應(yīng)用中，功耗是客戶購買時考慮的重要參數(shù)。因此，SRAM芯片的高待機(jī)功耗是無法接受的。

由于以上所有因素，SRAM制造商多年來一直在嘗試取消快速產(chǎn)品與低功耗產(chǎn)品之間的利弊權(quán)衡。其中一個解決方案是混合器件——在存取時間和功耗上進(jìn)行快速與低功耗的搭配。然而，這些混合SRAM無法滿足快速SRAM可滿足的性能要求。最好的解決方案是支持片上電源管理的快速SRAM，其既可確保高性能，又可實現(xiàn)低功耗。

支持片上電源管理的SRAM的工作方式跟支持片上電源管理的MCU類似。除了工作模式和待機(jī)工作模式以外，還有深度睡眠工作模式。這種設(shè)置允許SRAM芯片在標(biāo)準(zhǔn)工作模式下全速存取數(shù)據(jù)，而在深度睡眠模式下不執(zhí)行任何功能，因此流耗極低（比普通快速SRAM的待機(jī)功耗低1000倍）。

下表針對快速SRAM、低功耗SRAM以及支持深度睡眠工作模式的快速SRAM進(jìn)行了各種參數(shù)比較：

這些數(shù)字清楚地展示了與使用標(biāo)準(zhǔn)快速SRAM相比，使用“帶深度睡眠模式”的SRAM的優(yōu)勢。在SRAM大部分時間都處于待機(jī)狀態(tài)的應(yīng)用中，該優(yōu)勢會更加明顯。

我們來假設(shè)一個場景：某器件工作了一千個小時，SRAM的工作時間只占其中的20%。如果該SRAM是一款工作電壓為3.3V的快速SRAM，那它的工作功耗就將為120瓦時（WH），待機(jī)功耗為80 WH。總功耗將為200 WH?，F(xiàn)在，如果我們使用具有深度睡眠模式的快速SRAM，工作功耗依然是120 WH，但待機(jī)功耗則銳減至0.06 WH?？偣拇蠹s為121 WH。因此在該具體應(yīng)用中，深度睡眠選項可將功耗降低40%。然而在使用深度睡眠模式時（無論是MCU還是SRAM），需要考慮的一個因數(shù)是進(jìn)入和退出深度睡眠模式所需的時間。如果這兩個工作周期的時間間隔比SRAM進(jìn)入和退出深度睡眠模式所用的時間還短，那該方法就不適合。

迄今為止，唯一推出支持片上電源管理的SRAM的公司是賽普拉斯半導(dǎo)體公司，該產(chǎn)品為PowerSnoozeTM。PowerSnooze SRAM采用54-TSOP和48-BGA等標(biāo)準(zhǔn)封裝，與普通快速SRAM一樣。為使用深度睡眠功能，該產(chǎn)品還提供了一個特殊引腳（DS），可將低電平有效切換至進(jìn)入深度睡眠模式。標(biāo)準(zhǔn)快速SRAM上的同等引腳恰恰是無連接（NC）。因此只需極少的設(shè)計工作（只需連接一個額外的引腳），便可將標(biāo)準(zhǔn)快速SRAM升級為PowerSnooze SRAM。

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