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电子发烧友 电子技术论坛 嵌入式存储器发展现状 北京芯技佳易微电子科技有限公司 薛霆 李红 摘要：文章中简要介绍了嵌入式存储器技术发展历程，详细地介绍了基于标准工 艺上嵌入式存储器的技术 关键词：IP SOC 存储器 eDRAM OTP MTP 嵌入式闪存 1T-SRAM 2T-SRAM Abstract: Paper reviews historic development of embedded memory technologies. A few of embedded memory technologies based on standard process is introduced in more details. Keywords: IP SOC Memory eDRAM OTP MTP eFlash 1T-SRAM 2T-SRAM 1、引言 嵌入式存储器不同于片外存储器，它是集成在片内与系统中各个逻辑、混合 信号等 IP 共同组成单一芯片的基本组成部分。 嵌入式存储器包括嵌入式静态存 储器，动态存储器和各种非挥发性存储器。几乎今天每一个 SOC 芯片中都含有 或多或少多种嵌入式存储器的应用。 图 1－嵌入式存储器的分类 图 1 嵌入式存储器的分类 嵌入式存储器大体分为两类，一类是挥发性存储器，另一类是非挥发性存储 器，挥发性存储器包括速度快，功耗低，简单的 SRAM 和高密度的 DRAM ； 而 非挥发性存储器在实际使用中有更多种类，常用的包括 OTP，ROM 和 EEPROM 及越来越普及的 eFlash 技术。非挥发性存储器主要用于存储器掉电不丢失的固 定数据和程式。 嵌入式存储器和分立式存储器重要不同之处在于嵌入式存储器往往受限于应用 IC 的本身工艺特性条件，而分立式存储器件主要是围绕存储器器件进行优化工 电子发烧友 电子技术论坛 艺。 100% 存储器面积 可重用逻辑的面积 80% 新逻辑的面积 60% 40% 20% 0% 1999 2002 2005 2008 2011 2014 图2 －嵌入式存储器在 SoC 中的比重 图2 中可以看出，嵌入式存储器在 SOC 的面积比重逐年增加，由 1999 年平均 20% 的芯 片面积上升到 2007 年 60-70%乃至 2014 年的 90%的面积。由此可见，嵌入式存储器的优劣 对芯片系统的影响将越来越大。 图2 嵌入式存储器在 SoC 中所占芯片面积的比重 2 、历史回顾 早期的半导体行业是 IDM 占据主流，每个公司各自独立发展自己的工艺、IPs 和相关芯片。由于早期系统的集成度不高，系统的速度、功耗性能要求低，分立 式存储器大行其道，且足以应付各种应用的挑战。八十年代末至九十年代初，晶 圆代工业务模式的兴起，行业细分要求出现第三方的 IP 独立供应商，而芯片集 成度的大幅提高带来对分立存储器新的挑战：1）集成度和工艺允许片内集成更 多的存储器；2 ）存储器的速度发展远远落后于 MPU 的速度，导致日益急速增 长的性能差异（图 3 ）。而片内存储器灵活简单的接口、更宽的总线和无板级延 迟，更主要的是，也能节省系统的空间，使得它日益受到集成电路设计师的青睐。 这段时间主要的嵌入式存储器以 SRAM 和 DRAM 两种形式出现。第三方 IP 供 应商 Artisan 以其灵活的商务模式和便携软件集成，成为标准单元库和嵌入式 SRAM 的主要供应商。九十年代中期，Intel 将片外高速缓冲存储器（Cache ）集 成到片内的重大举动，除了有一大批分立的片外高速缓冲存储器厂商倒闭外，还