GSI Technology`s schnelle SRAM Speicher
Schnelle SRAMs im Netzwerkeinsatz
Statische Halbleiterspeicher gehören zur teuren Kategorie der RAMs, da sie je binären Speicherplatz 6 integrierte Transistoren brauchen. Dennoch sind sie nach wie vor unverzichtbar auf Grund ihrer hohen Datentransferraten und der Möglichkeit, wahlfrei auf jede Zelle zuzugreifen. Wurden sie früher wegen dieser Eigenschaften vor allem für Level-2-Caches zusammen mit Prozessoren eingesetzt, ist diese Anwendung dank fortschreitender Integration in den Hintergrund gerückt. Heute braucht man SRAMs vorrangig zu allen Arten des „packet processings“ in Netzwerksystemen, für Netzwerkprozessoren und DSPs - der Markt für SRAMs also hat sich von „cache driven“ zu „network driven“ gewandelt.
- Abbildung 1: Die Speicherpyramide - an der Basis die kostenoptimierten Speicher mit hohen Kapazitäten, an der Spitze RAMs mit hoher Performance
Begriffe und Technologien
Neben dem SRAM-Klassiker mit asynchronen Daten-I/ O-Interface, Adressleitungen und einer Handvoll Steuerleitungen gibt es inzwischen Typen mit DDR- und QDRInterface, getrennten I/O-Ports und Bursting- Features, um den Ansprüchen ultraschneller Daten- und Paketverarbeitung zu genügen. Die synchronen SRAMs wurden in den späten 80er Jahren eingeführt und zielten vor allem auf den Einsatz als Level-2-Caches in leistungsfähigen Rechnersystemen. Im Gegensatz zu ihrer asynchronen Verwandtschaft werden bei ihnen alle Steuer- und Datensignale auf die steigende Flanke eines gemeinsamen Taktes synchronisiert (single data rate = SDR), was ganz generell das Systemdesign vereinfacht und Setup- & Holdzeiten reduziert. Zudem verfügen praktisch alle synchronen SRAMs über eine Burst-Möglichkeit, d.h. nach Anlegen einer Startadresse können meist 2 oder 4 aufeinander folgende Datensätze ohne Leerzyklus geschrieben oder gelesen werden.
Dieses Feature erhöht zwar die Performance des Speichers, allerdings treten zwischen den Burst-Sequenzen immer noch Leerzyklen auf wegen der Notwendigkeit, eine neue Adresse anzulegen und in das Adress-Register zu übernehmen. Dieser Nachteil der Flow-Through-Architektur (Daten „fallen“ zum Ausgang) kanndurch „Pipelining“ kompensiert werden, indem sowohl Schreib- als auch Lesedaten Register zur Zwischenspeicherung erhalten.
Damit ist es möglich, aufeinander folgende Zugriffe ohne Leerzyklen auszuführen und so die Performance weiter zu erhöhen. Der Preis dafür ist allerdings ein „Delay“ von mindestens einem Taktzyklus. Zusätzlich muss beim Umschalten von Lese- auf den Schreibbetrieb aufgrund der I/O-Treiberstrukturen ein Leerzyklus hingenommen werden.
Erst mit der Einführung der Zero-Bus- Turn-around (ZBT) bzw. No-Bus-Latency (NoBL) oder auch No-Wait-State Technik war es möglich, diese letzte Lücke zu schließen und wahlfreie Schreib-/Lesezugriffe ohne Wartezyklen zu realisieren. Abbildung 2 zeigt die verschiedenen Varianten der synchronen SRAM-Realisierungen. Mit Double-Data- Rate (DDR) und Quad-Data-Rate (QDR) wird durch verschiedene Maßnahmen die Gesamtperformance der Speicher noch weiter erhöht. Bei Speichern mit 250MHz Taktrate und 36bit Datenbus lassen sich damit weit über 50GBit/s an Datendurchsatz erzielen.
Alle SRAM-Architekturen bei GSI-Technology verfügbar
Unser Hersteller GSI Technology Inc. hat ein breites Angebot verschiedenster Speichertechnologien und adressiert industrielle, automotive und militärische Anwendungen. Die einzelnen Produktgruppen und Anwendungen sind:
- Abbildung 2: Unterschiede der SRAM-Technologien - Pipelined Burst SRAMs (PBSRAM, oben), danach Zero Bus Turnaround (ZBT), Double Data Rate (DDR) und schließlich Quad Rate (QDR)
Asynchrone SRAMs
Kompatibel mit allen anderen asynchronen SRAMs am Markt, 3.3V, Kapazitäten 1 bis 8 MBit und Zugriffszeiten bis hinunter zu 7ns. Alle üblichen Gehäusevarianten wie SOJ, TSSOP-II, BGA und fpBGA verfügbar. Die Teilenummer asynchroner SRAMs beginnt bei GSI immer mit GS7xx, alle synchronen SRAMs dagegen mit GS8xx. Asynchrone SRAMs werden bevorzugt in VoIP-Appliances eingesetzt, DSL- und Standard-Modems und alle Arten von Messwerterfassung und Steuerungen.
Synchrone SRAMs
Kompatibel mit ZBT, NtRAM, ZeroSB, „No Wait“ und NoBL-Typen, 3.3V, 2.5V und 1.8V Versionen, 2MBit bis 144 MBit, Organisation x18/x36/x72, Geschwindigkeit 133 bis 333MHz. Unterschiedliche Einsatzgebiete im Bereich der Industrieautomatisierung, Datenerfassung, Medizintechnik und militärisches Equipment.
SigmaQuad, Sigma DDR
Kompatibel mit QDR™-Produkten. Unterstützt werden Quad- und Double Datarate, 2‘er und 4‘er Burst-Mode, 18MBit bis 72MBit. Typischer Einsatz bei großen Switches, Routern und Base-Stations.
Aktuell - 144Mb NBT SRAM
Vor kurzem kündigte GSI Technology ein 144 MBit NBT (No Bus Turnaround) SRAM an, das Back-2-Back Read/Write- Operationen ohne Wait-States unterstützt. Typische Anwendungen des Speichers sind leistungsfähige Netzwerk- und Kommunikationseinrichtungen. Die Kapazität von 144 MBit ist derzeit die höchste am Markt.
Die SRAMs bieten Geschwindigkeiten von 2.3 ns im Pipeline-Mode und 5.6 ns im Flow-Through-Mode und sind damit genau so schnell wie kleinere Speicher. Die Bausteine sind für 1.8 V/2.5 V oder 2.5 V/3.3 V Versorgungsspannung verfügbar und mit einem x18- oder x36-Datenbus.
- Abbildung 3: Typische Anwendung für SSRAMs in Netzwerkequipment - je nach Verhältnis von Schreib- zu Leseoperationen können unterschiedliche Typen gewählt werden
