嵌入式存储器发展历程

早期市场对于系统的要求包括速度、集成度、功耗都不高，因此分立式存储器在那时候成为各应用厂家的不二之选。

随后到了上世纪八九十年代，fabless和foundry模式开始出现，根据设计的复杂性以及产品设计周期两方面考虑，这时候开始出现第三方的独立IP供应商，如ARM公司。

芯片集成度的不断提升，给分立存储器带来了两大挑战：首先：集成度和工艺开始允许片内集成更多的存储器；其次，存储器的速度发展远远赶不上于MPU的速度，MPU速度以每年60%在成长，而存储器只有10%。二者速度之间增长的差异巨大，如下图所示。

 
                                         
                                                                     MPU于DRAM随时代变迁而发展的关系图

 

同时片内存储器拥有灵活简单的接口、更低延迟和更宽总线，最重要的是还能节省系统的空间大小，使得它越来越受到集成电路设计师的追捧。在这一时期嵌入式存储器主要以SRAM和DRAM这两种形式呈现。

到了九十年代中期，Intel做了一项重大创新，将片外高速缓冲器(Cache)集成到了片内。这直接导致当时一大批分立的片外高速缓冲存储器厂商倒闭，成为嵌入式存储器代替分立式存储器的标志性事件。

如今一颗手机处理器超过90%的面积由各种嵌入式SRAM如寄存器堆，一二级缓存甚至三级缓存组成，嵌入式SRAM也成为晶圆代工厂的工艺技术衡量指标。由于SRAM由六个晶体管组成，而DRAM只有一个晶体管加一个电容组成，在面积上具备优势，当时很多厂商其实都在思考将DRAM嵌入到系统的可能性。

九十年代，当时IBM，Toshiba等大公司都在尝试开发嵌入式DRAM。但开发并不顺利，开发的难点在于DRAM工艺与常规逻辑工艺差异很大，工艺的整合难度非常大。虽然到今天，随着工艺的进步，使得一些公司像TSMC也在重新审视eDRAM的可行性，并有部分成果，但是主流的设计还是没有将eDRAM纳入必备选项。

后来随着消费类电子市场份额大幅成长，存储需求不断扩大刺激着嵌入式闪存(eFlash)快速发展。从早期，设计人员将程序简单固化在ROM中，到后来的OTP，EEPROM乃至现在很火的高密度eFlash内存。嵌入式内存能够有效存储代码和数据，而且掉电后还不丢失，对很多应用都有重要意义。

然而发展今天，现有存储技术暴露的一些缺陷，比如SRAM、DRAM的问题在于其易失性，断电后信息会丢失且易受电磁辐射干扰，这一缺陷极大束缚了其在国防航空航天等一系列关键高科技领域的应用。而FLASH、EEPROM的写入速度慢，且写入算法比较复杂，无法满足实时处理系统中高速、高可靠性写入的要求，且功耗较高，无法满足嵌入式应用的低功耗要求。



本文关键词：DRAM  SRAM   EEPROM

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