SDRAM主流地位动摇,DRDRAM将后来居上

上网时间: 1999年06月01日? 我来评论 【字号: ? ?小】

关键字:存储器? SDRAM? DRDRAM?

去年,主流内存产品刚刚从PC66转向PC100。今年,桌面、服务器和工作站内存又将转移到PC133。随着IC生产工艺和结构的不断改进,MPU的速度也不断提高,PC需要能直接与较快速总线直接交换数据的内存,如SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory)、Flash和超高速SDRAM。对桌面PC和工作站而言,今年的主流内存是PC133内存,因为PC133内存的速度是

SDRAM主流地位动摇,DRDRAM将后来居上_Direct Rambus DRAM_1

SDRAM的自然升级,并且还有更高级的电路板印刷术和硅处理技术的支持。年底开始,工作站和服务器等高档系统将逐渐用上DDR (Double Data Rate)内存。而独立掩模ROM和独立SRAM会内嵌到其它系统级IC中,因而在逐渐减少。

Direct Rambus是一种新技术,由于目前没有批量上市且生产成本较高(硅片尺寸和封装费用大,且测试难度提高),所以总的价格也较高。Direct Rambus的零售价格将会比SDRAM高50%。由于Intel已经把Camino芯片组(支持Rambus内存)的上市时间后推到9月,Direct Rambus DRAM (DRDRAM)预计年底才能用于高档PC,因此年内Rambus代替不了(6?Mb、128Mb或256Mb) SDRAM。Direct Rambus在中档桌面市场的推广要等到2000年。到时候,基于128M和0.20μm(甚至更小)技术的下一代Direct Rambus内存生产成本会降下来。据Sunsang Electronics预测:今年全世界Rambus DRAM市场将达26亿美元,2000年激增至135亿美元。下世纪初,一半以上的内存芯片都会是Rambus DRAM。

与PC一样,消费类电子设备随着处理器速度的增长,也要求内存有更快和同步的接口。但是与PC的不同之处是,消费类设备大多是低电压工作,为延长电池寿命而降低工作电压。Flash和DRAM内存会成为消费类主流内存。

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Subodh Toprani

16M、32M和6?M闪存,2M和4M的SRAM会广泛用于移动电话。

无线基站、交换机和路由器等将更多采用功能更强、速度更快的处理器,所以SDRAM和多端口SRAM会成为其主流内存。

目前内存芯片制造商面临多种内存技术标准。目前最受欢迎的是SDRAM,Rambus DRAM (RDRAM)和DDR SDRAM。

(xb)SDRAM内存量增大,工艺更精细


内存新技术发展太快了。Smart Modular Technologies Inc.市场营销副总裁Bob Johnston说:“一年前,EDO DRAM才进入PC市场,而现在却基本上退出。”而Camintonn公司总裁Bosco Sun说:“SDRAM从去年开始占领市场。最近六个月左右,几乎九成以上的新上市PC都采用SDRAM。”

Camintonn工程部副总裁Boba Propobic说:“把传统6?bit存储总线从66MHz提高到100MHz,传送带宽相应地从528MB/s上升到800MB/s,而133MHz的带宽则更高。”尽管技术发展如此神速,但内存制造商们认为,随着双倍速SDRAM的推出,SDRAM在未来还有相当大的发展空间。由于参数要求严格,SDRAM必须在125MHz的工作条件下接受测试。目前只有6?M DRAM达到为新PC设立的“PC100”技术指标。

目前Hitachi比较看好的显然是SDRAM而不是Rambus,且已经推出DDR样片。“DDR是高性能价格比的解决方案,用户现在基本上在用6?Mbit SDRAM。”Hitachi的Juras说,“DDR是SDRAM的最佳替代者。”

今年3月,Samsung Electronics付运采用0.18μm工艺的256M SDRAM,该内存符合目前的PC-100和P-133标准,并将性能提高到167MHz/s。

Infineon Technologies (原Siemens Semiconductors公司) 今年第二季度已批量供应256Mbit SDRAM。其SDRAM用0.2μm技术生产,400mil TSOP封装,符合PC100标准,有6?Mbit×4、32Mbit×8和16Mbit×16等几种规格,主要用于服务器和工作站。

SDRAM大大改善内存条的速度和性能。在同步状态,所有的输入信号是在输入时钟的脉冲正前沿取样,所有的输出也是在脉冲正前沿有效。因为主内存和系统时钟同步了,所以SDRAM可简化整个系统的设计和芯片/内存接口。

采用SDRAM,系统设计者可根据处理器的要求,灵活地采用交错或顺序脉冲。 SDRAM结构有两个或四个内部内存排,可同时打开多个SDRAM列地址。在开放的内存排之间进行交错存取,读操作和写操作可达到100MHz的数据率。

Toshiba将在年底前减少90%的6?Mbit DRAM产量(即每月只生产100百万片),转而采用0.2μm工艺生产高性能的内存。过去几年,内存芯片价格大跌,为了在内存芯片市场获利,制造商不得不改变产品策略。

IBM公司从下半年开始批量生产0.20μm 256Mb DDR SDRAM,年底生产0.175μm SDRAM,2001年则是0.15μm 256Mb SDRAM。

(xb)Rambus DRAM将是明后年主流内存


(xxb)Rambus拓宽内存接口瓶颈


现在是计算机处理器变得速度越来越快和功能越来越强,过去十年,内存技术走过了从普通DRAM到FPM DRAM、EDO DRAM和SDRAM,但内存向处理器传送数据方面却越发力不从心。 “电脑和其它电子系统的性能一般是受到其中速度最慢元器件的限制。当新一代处理器速度变得越来越快时,系统性能瓶颈就转移到DRAM了。”Rambus公司授权部总经

SDRAM主流地位动摇,DRDRAM将后来居上_RDRAM会在短时间内成为主流内存_3

理Subodh Toprani先生说:“为消除系统性能瓶颈,Rambus为DRAM开发了一种高速接口,可使DRAM的数据传送速度比普通DRAM快10倍。Rambus接口可在一个双字节数据路径上以800MHz速度传送数据。即在单个Rambus DRAM (RDRAM)上实现1.6GB/s的传送速率。”Rambus内存在缩小计算机微处理器和内存之间速度上的差异,使得内存向处理器馈送数据的速率加快,从而提高整机性能。

DDR或Rambus大约把数据通道拓宽了一倍,DDR在时钟脉冲的上沿和下沿同时传送数据,而Rambus也一样在时钟脉冲的上沿和下沿同时传送数据,把频率从400MHz提升到800MHz。虽然Rambus数据总线从6?位缩小到16位,然而Hitachi的Fusco说“100MHz(可达200MHz)的Rambus和DDR SDRAM数据率达到1.6MB/s。就每时钟信号传送的位而言,6?位DDR SDRAM比Rambus快四倍”Fusco说,“但

SDRAM主流地位动摇,DRDRAM将后来居上_内存条向大容量方向发展_4

可支持两种图像分辨率的SVCD解码器

是Rambus以四倍的频率与DDR SDRAM匹敌。”

Rambus技术将在把计算机行业推向又一个极限。Intel结构实验室的平台结构主任Peter MacWilliams说:“Rambus技术基本上是无隙可击的。对时钟而言,我们将把抖动窗口固定在50ps,对厂商来说,把PLL发条上紧一点就行了。”

对Pentium III而言,许多OEM厂商可用带有PC100 SDRAM的Intel BX芯片组,然后一直等到800MHz RDRAM出现。对于要求Camino芯片组和为Rambus优化的主板,可以用600MHz RDRAM。Intel公司平台结构主任Peter MacWilliams说:“对于带宽为更重要的3D图形来说,600MHz Rambus系统的表现相当突出了。”

DIMM内存条可在每个Direct Rambus通道上提供1.6GB/s的带宽,并且允许多个通道同时工作以提高性能。一个Direct Rambusr的带宽相当于十个66MHz×16 SDRAM,一个6?MB Direct Rambus系统的带宽是一个6?MB 6?bit 100MHz SDRAM系统的三倍。

“我们认为Rambus技术是实现高性能内存结构的解决办法,这种高性能内存结构可充分发挥处理器的潜力。”Kingston OEM策略业务部策略营销主任Richard Kanadjian说。

RDRAM结构包括多种低功耗模式,系统芯片可控制操作模式,优化带宽和电源。对于Rambus芯片,其封装和测试比标准SDRAM内存芯片高出30-50%。“Rambus首先是增加生产成本,同时还必须采用0.2μm生产工艺。”Toshiba美国公司的DRAM业务开发经理Jamie Stitt说。“对一些厂商而言,采用0.2μm生产工艺还有一定的困难。但厂商还是不得不要采用0.2μm生产工艺,因为Rambus势不可挡。”

随着芯片和内存条制造商年末开始采用Rambus DRAM技术,1999年底会成为内存技术的分水岭。

(xxb)Rambus获得Intel和AMD的支持


现在新的内存技术RDRAM进入PC领域,并将在明年成为主流内存,这其中Intel的支持起了重要的影响。

Rambus公司授权部总经理Subodh Toprani先生说:“Intel已经指定用Rambus DRAM代替PC、工作站和手提电脑用的SDRAM,AMD、Compaq的AlphaServer、Dell Computer和National Semiconductor的Cyrix都已经选定Rambus作为未来PC和企业电脑系统的内存标准。”Dataquest预测,Rambus在今年底会达到10%的市场占有量,至2002年超过50%。

年初,Rambus公司在Intel开发者论坛上发布移动电脑用Rambus内存、SO-RIMM内存条和连接器技术标准。该技术标准的发布意味着此类样品进入开发阶段,明年将有产品上市。“RDRAM将减小移动电脑和桌面PC之间的性能差异。”Intel移动和手持式产品部结构主管Daniel Lenehan说,“SO-RIMM内存条的带宽与桌面内存配置相仿,还结合了Intel公司即将推出的移动芯片的电源管理性能,这将大大延长电池寿命,同时改善移动电脑的热性能。”

Intel的0.18μm生产机器一旦开动,DRAM厂商就必须以同样的速度跟上。Hyundai、Micron和Samsung不成问题,但Hitachi和NEC却不知道能否跟得上。这几家内存厂商都把128 /144Mb RDRAM作为目标。

Kingston二月末宣布支持Intel公司使Rambus内存条技术的1999 PC平台。 “应一些大的DRAM销售商要求,Kingston在全力扩大Rambus内存条的生产和测试能力,支持PC OEM需求。”Kingston OEM策略业务部策略营销主任Richard Kanadjian说:“今年我们将追加生产和高速测试设备。”

MacWilliams说:“我们将与Kingston密切合作,保证Rambus RIMM内存条大量上市,力争在今年下半年通过大幅降价提高新的Intel PC平台的市场占有量。”

Smart Modular Technology也涉足DDR和Rambus,Johnston认为:“Rambus主要供应PC市场,而DDR SDRAM则以高档工作站和服务器为目标。”

“我们与Rambus携手支持低功耗移动电脑用128/144M RDRAM和SO RIMM内存条。”Samsung Semiconductor Inc.的内存营销副总裁Avo Kanadjian说。“我们的生产计划将满足OEM系统开发计划的要求。”

Hyundai电子下半年开始批量生产6?Mbit和新的6?Mbit ECC (72Mbit) Rambus DRAM。此后还将为PC OEM推出128Mbit和144Mbit ECC。

Toshiba(Toshiba America Electronic Components, Inc.)推出符合Rambus标准、供移动系统用的SO-RIMM样片。这种160脚的SO-RIMM可使移动电脑达到1.6GB/s的峰值带宽,比现有的PC100 SO-DIMM快两倍。外形大小与现已广泛采用于笔记本电脑中的JEDEC标准SO-DIMM内存条一样。Toshiba内存事业部业务开发经理Jamie Stitt说:“首部使用Rambus内存结构的笔记本电脑将在明年上市。”

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David Rawcliffe

Hewlett-Packard将采用Rambus接口技术为HP设备提供Rambus内存。“Rambus提供了未来HP系统应用所需的性能。”HP集成电路分部总经理Dick Chang说。“800MHz Rambus ASIC Cell是我们内部系统开发部所需、基于内核产品的关键部分。”

National Semiconductor在其Cyrix子公司未来开发的处理器中也采用Rambus的800MHz内存接口。Rambus接口技术将为Cyrix处理器带来高级3D加速、DVD播放所需的速度并提高整个系统的性能。 “现在的处理器速度已达GHz,要实现性能和价格的最佳平衡,高内存带宽和低等待时间是关键。”National Semiconductor公司Cyrix分公司执行副总裁Jean-Louis Bories说:“Direct Rambus特别适合我们处理器的设计原则。”

Samsung Electronics与Intel签署意向书,Intel向Samsung Electronics投资1亿美元,用于下半年开始的RDRAM批量生产、组装和测试。对Samsung Electronics投资的目标是通过加快采用Direct Rambus内存技术,推动PC行业的发展。Intel相信,随着处理器性能的提高和越来越多的多媒体和3D功能的推广应用,Direct Rambus内存技术会大大提高PC的性能。Intel桌面产品部副总裁兼总经理Patrick Gelsinger说:“此次投资的目的是确保今后几年有充足的Direct RDRAM供应PC市场。”另外,Intel还对Micron投资5亿美金生产Direct RDRAM,促进PC行业发展。

Intel、Rambus和其它一些乐观的分析家们预测,1999年将有250万片Direct RDRAM内存上市。

(xxb)Rambus DRAM后推到年底上市


Inte公司已经把正式推出基于Rambus桌面系统的时间后推出到九月份,比原定的时间晚大约三个月。市场上八家RDRAM厂商中的五家已经向Intel提供RIMM (Rambus-in-line memory modules),但是“没有一家完全符合技术指标。”Intel自己的Camino芯片组也有一些“问题”。Rambus DRAM的另一个不利之处是外形尺寸比SDRAM大20%左右。

Intel公司副总裁兼桌面产品部总经理Pat Gelsinger说:Intel还没有准备好批量生产结合133MHz总线的全速800MHz Rambus系统。Intel并不打算放弃结合133MHz总线的全速800MHz Rambus系统,只是“将后延到第三季度”。Micro Design Resources的高级分析家Michael Slater认为,此次推迟不会对Intel造成什么不利影响。0.18μm、600MHz代号为Coppermine的Pemtium III处理器会在第三季度面市,尽管迟了三个月,但是Rambus内存和更快的总线将使Coppermine /Camino /Rambus组合成功。

Hyundai电子半导体分部营销副总裁Mark Ellsberry说:“我们预测今年下半年和明年,全世界对Rambus DRAM会有大量需求。”对少量样品而言,Hyundai的6?Mbit定价26美元,6?Mbit ECC定价29美元。

Tanisys本想今年上半年推出Rambus内存条, 但McCord说:“还不会那么快就发样片,主要原因是缺少芯片。”McCord预测:一旦Rambus芯片和内存条真正上市,获利最多时会是1999年底,

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因为到时候一定是供不应求。目前确实有四、五家有现成可用的芯片,但谁也没有满负荷生产。Tanisys也生产DDR SDRAM,但DDR SDRAM不会与DRDRAM同时上市,也许要到2000年以后。

(xb)内存价格不稳定


内存条的价格根本就无法预测。Hitachi公司DRAM内存营销经理Walter Juras说:“我今天告诉你的价格下个星期肯定变了,内存的价格在同一时间内会有多达10~15%的上下浮动幅度,并且天天变,所以很难说准内存的价钱。现在只有更便宜、更大内存量的内存才能占领市场。”

“100MHz SDRAM是去年与Intel的PC100技术一同进入市场的,到如今,在终端用户市场的利润已相当低,而在OEM市场则几乎没有利润了。”Tanisys Technology Inc.营销副总裁Don McCord说。

“DDR会比SDR (Single-data rate)贵一点,但比Rambus便宜。”Johnston说,“Rambus一但上市,价格会与两者持平。”

Celestica的顾问工程师Thilo Sack说“Rambus显然是会占上风的,因为Intel要把它立为标准,所以Rambus批量上市、价格下降指日可待。”

Samsung同时生产DDR和Rambus。“现在预测Rambus的价格还为时尚早。”产品营销经理Nick Schwartzman说,“内存厂商希望DDR的定价能让消费者接受得了,但这取决于时间。我们的目标是尽可能接近SDR,也许要到2000或2001年才有可能。”

(xb)闪存向低压高容量发展


为了实现与AMD闪存产品线有管脚上兼容,Hyundai Electronics America推出5V8Mb闪存,8Mb产品在三月开始批量生产,随后将有4Mb和2Mb产品。到年底,Hyundai将生产兼容AMD的2.8?3.2V产品。

低于2V、供便携式产品用的产品已进入设计阶段。Hyundai从此在其DRAM和SRAM产品系列中加入闪存产品。

Hyundai闪存部总经理Steven Grossman说:“尽管有利可图的蜂窝电话市场早就往较低电压过渡了,但是多样化的闪存市场依然是5V。在向3V过渡之前,打印机、PC BIOS,特别是数据网络设备还将有一段时间使用5V闪存。”Grossman说:“5V闪存依然有利可图。”

AMD推出一种针对高性能应用、数据访问速率达18ns的16Mb闪存,今年下半年开始会付运样片。

Intel技术和生产部闪存器结构主管Gregory E. Atwood和Intel StrataFlash产品线营销经理Cliff Smith说:目前,闪存(非易失内存)广泛用于PC BIOS、蜂窝电话、网络设备、PBX和电信交换设备、打印机、传真机等。

In-Sat和Dataquest等市场研究机构预测,到2001年底闪存器市场将达到50亿美元。在划分闪存市场时,一般把蜂窝电话划分到代码内存,而数字相机则划分到数据内存。到2000年,数据用闪存会占有18%的市场。智能蜂窝电话、数字机顶盒、和PC也大量使用代码内存,过去,数字机顶盒用1-4MB闪存存储应用代码。随着这些设备添加了Internet浏览器功能和WindowsCE等操作系统和支持Java,这些设备会需要更多的闪存。随着功能的扩展,数字机顶盒用户的数据需求会增长,包括程序列表、网页书签和订阅信息,如股市行情、天气预报和新闻。

根据Dataquest预测,2000年,数字机顶盒对非易失内存的需求会达到572百万美元。数字机顶盒需要8-32MB闪存作代码和数据存储。

(xb)代码+数据应用正成为闪存的应用新热点。

现在多级单元NOR闪存(multi-level cell NOR flash, MLC NOR)可提供与过去1位/单元NOR闪存(1 bit/cell NOR flash)同样的随机存取能力,所以也适合于代码+数据应用。MLC NOR可在1个单位空间2倍的信息,所以每位的价格更低,可降低成本。同时存储代码和数据是此类闪存在代码+数据应用的关键之处。

MLC NOR闪存比数据专用的NAND优势明显。

没有哪种应用不需要存储大量的代码用于起动和安装操作系统。例如数字相机的驻留闪存用于存储可锁起动代码,同时完成相机操作和数字图象存储。如果用NAND,由于它所用的是串行接口,所以无法实现起动,必须另加ROM或闪存,数字相机才能完成相机操作。把代码和数据集成在一起可降低成本2美元。手持设备是闪存的主要消费对象,MLC NOR支持低电压应用,这对电池供电的设备很重要。对闪存进一步的要求是在基于图形的系统中提高闪存的读取速度支持高速处理器带宽。另外,OEM还希望MLC器件具备同时读写能力,在同一器件中实现代码操作和数据存储。

Samsung Electronics已开发出带逻辑的合并闪存(merged-flash-memory-with-logic, MFL),工作电压3.3V,数据处理速度50ns。在掉电时,MFL闪存单元仍能保留数据。在无线通信、网络产品、机顶盒和多媒体设备市场,MFL芯片发展迅速,预计2000年市场达20亿美元,到2001年达40亿美元。Intel推出Easy BGA芯片级封装。这种新的Easy BGA闪存芯片级封装比标准的纤薄小外形封装(10mm×13mm,8mm×8mm引脚)小50%。


(xb)Direct Rambus内存技术


Direct RDRAM带宽大于现有的DRAM。采用400MHz时钟信号时,数据可以1.6GB/s的峰值速率(支持的带宽为1.5GB/s)通过一个双字节Direct RDRAM通道传送。并行使用多个通道则可获得更大的带宽。

Direct RDRAM内存是首个使用芯片级封装(chip-scale packaging, CSP)技术批量生产的DRAM内存。CSP的优点是高速工作时电性能好,在印刷电路板上占用的积较小。

基于CSP技术的Rambus RIMM内存条生产条件更严格。

(xxb)Direct Rambus通道


Rambus通道即RDRAM内存与内存控制器之间的互联。该通道使用400MHz总线时钟,在时钟的上、下沿同时传送数据,能以800MB/s的速率收发数据。通道为双字节时,峰值带宽可达1.6GB/s。数据通道每增加两字节,带宽就增加1.6GB/s。

Direct Rambus通道采用名为Rambus信号发送等级(Rambus Signaling Level, RSL)的高速信号发送技术。

该通道是一种总线拓朴结构,它在内存控制器和通道终端之间设有RDRAM。Rambus是采用800mV低电压波动进行信号发送,并使得处理时间最短。

(xxb)Direct Rambus DRAMk


Direct RDRAM是一种配有Rambus接口的CMOS DRAM。Direct RDRAM的内存容量范围由32Mb至1Gb。RDRAM有×16和×18两种配置。根据不同的系统设计,每字节的第九位可用于ECC、奇偶校验或增加带宽。

Rambus并没有确定RDRAM内存页面的大小和存储单元的数量。然而,现有的6?/72Mb Direct RDRAM或开发中的产品都有带1KB页面的16个内部存储单元。

Direct RDRAM所用的内核与其它高速DRAM所用的一样。

(xxb)Direct Rambus RIMM内存条


RDRAM是安装在印刷电路板上做成内存条的,所以叫Direct Rambus RIMM内存条。RIMM内存条的外形与PC100 SDRAM DIMM类似,可代替PC100 SDRAM DIMM。

所有Rambus信号从RIMM内存条的一端进入,通过RDRAM,然后从另一端出来进入通道。信号从通道的一端进另一端出,系统中不可以有空的RIMM端口。

(xxb)Direct Rambus协议


在Rambus通道中,所有的数据和控制位是打包传送的。数据包的长度都是四个时钟,在400MHz时为10ns。行和列信息是通过独立总线发送的。行控制包用于发送行地址、激发命令、预充电和刷新命令。列控制包用于发送列地址、读、写、预充电(precharge)、字节屏蔽和扩展操作命令。存储单元地址和电源管理控制信息可在行或列控制包中传送。可用控制总线传送命令实现较高的流量。数据总线只传数据。

(xxb)芯片级封装


芯片级封装的信号接线端极短、输入电容低且接线电感小;允许密集安装;RDRAM之间的连线短;外形尺寸小和导热性好。

采用芯片级封装生产内存条也有难处。球栅阵列技术和在印刷电路板上夹小的空间间隔对表面安装设备的要求更高。芯片一旦贴上RIMM印刷电路板,其引脚就很难处理,对内存条的检验和返工都有困难。要检查焊点就得动用X光设备。对芯片级封装元件麻烦的返工要求更高级的返工技术和工艺。

对最大带宽达1.6MB/s的Direct Rambus RIMM内存条进行测试也面临着技术困难

硬盘价格走低、容量增大且智能化


目前的硬盘容量每12个月翻一倍;价格继续走低;磁阻磁头将过渡为巨磁阻磁头;冲击保护系统和数据保护系统进一步保障硬盘的安全。

微型马达和先进的磁阻、巨磁阻磁头将进一步提高硬盘的表面存储密度。提高硬盘表面存储密度不仅对高档硬盘很重要,对于低价PC和消费市场也一样重要,因为表面存储密度高意味着高效率。目前硬盘驱动器的转速已从7200RPM提高到10000RPM。马达设计上,已制成液动轴承、陶瓷轴承和更快的转轴速度。作为硬盘的接口技术,光纤通道判优环路是建设高级存储域网络的关键模块,高级存储域网络将改变企业的存储结构。提高硬盘智能化程度也是硬盘研发努力方向,这包括发展面向目标的硬盘技术。硬盘智能化将使硬盘具有更先进的功能,例如完成过去由操作系统和CPU完成的数据密度搜索。把数据密度搜索功能转移到器件上,可大大提高计算机用户获取和使用数据的速度,在传统和新兴消费电子市场实现新应用。

图字:

图1:RDRAM会在短时间内成为主流内存

图2:内存向大容量方向发展

图3:PC内存带宽不断拓展

图4:PC是内存的最大消费者

图5:Rambus公司授权部总经理Subodh Toprani先生说:“现在提高系统性能的瓶颈是内存。”

图6:Quantum亚太区营销总监David Rawcliffe说:“硬盘磁头将从磁阻磁头过渡到巨磁阻磁头。”

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