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。