存储器需要一场新的技术革命

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物联网设备的另一个驱动力是成本。Cadence公司存储器和存储接口产品营销部门总监Lou Ternullo表示：“如果把存储器放在芯片上，就会删除引脚，降低了系统的成本。另一方面是硅面积增加。这是典型的SRAM。但是，如果需要嵌入式Flash，则需要一个特殊过程，成本十分昂贵。如果把所有的存储器都放在芯片裸片上，就会降低材料成本。如果需要放置比芯片裸片适合的更高的密度，那么就必须离开芯片。”

计算总能量

存储器消耗的总能量有几个部分，所有都要仔细考虑。它们是：

• 存储单元维护功率；

• 读、写和擦除功率；

• 接口功率；

• 架构的优化。

不同的应用可以用不同的方式平衡这些因素以及其它特性，例如持久性和性能。

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有一种能量成本与存储单元自身相关。这可能包括漏电流、刷新电路、或维持状态所需的有功电流。与许多存储器相关的总能量也可能取决于它们的规模，因为增加位线的规模会增加驱动电路的功耗，或在每个周期必须刷新的数据量。

以DRAM为例。Ternullo说，“DRAM的成本竞争力虽然不理想，但它使用必须刷新的电容单元。当你增加密度，单元容量下降——多亏了物理学定律——你必须经常刷新。所以它们试图变得更智能，包括诸如某些模式下的局部阵列自刷新技术，如果整个DRAM并不需要，那部分就不用自刷新。”

其他类型的存储器，例如SRAM，拥有无源动力功率元件，这些元件只是为了维持它们的状态。非易失性存储器（NVM）可能有零保持电流，无法忘记周围的逻辑。Goriawalla说，“漏电可能来自围绕存储核心的电路，NVM有一个使用传统CMOS器件的模拟组件。这些是较大的器件，所以这些器件的栅漏相当小，但是也有数字组件会产生栅漏。”

接下来是读、写和擦除存储单元所需要的能量。这些成本中的几个将与存储技术相关。Goriawalla继续说：“对于许多类型的FLASH存储器，写入电流往往高于读取电流。相比之下，多时间可编程（MTP）NVM具有相当高的能效。它们的程序电流低50倍，读取电流低10倍。 其原因是存储电荷的机制。在MTP存储器中，利用Fowler Nordheim（FN）电子隧穿，比嵌入式闪存使用的热载流子注入更节能。”

另一个考虑是访问机制。例如，许多Flash技术需要串行访问。CEA-Leti的高级系统和集成电路架构师Michel Harrand表示：“利用一些新兴的存储技术，你可以随机访问它们，无需顺序访问。你需要一些能量来写入一位，可能是10微安，这比DRAM略大，但DRAM是破坏性读出。当你读取一位时，你要读取完整的字线，然后你必须重写所有。新兴的NVM可以节省一些能量，即便它们写入一位需要更多的能量。它们不需要刷新。它会在你要写入的位数之间进行权衡。所以很难有确切的数字，因为它取决于你写入以及读取的位数。”

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