HyperRAM：2022年可穿戴外部内存的新趋势

进入AIOT时代，许多物联网设备的功能更加丰富，人脸识别、物体识别、语音识别等功能需求增加。相应地设备的DRAM存储需求也在增长。最明显的就是容量的增长，从32Mb到512Mb，另外针对小型化物联网设备还要求更省空间的设计。
 
在这方面，华邦电子早前推出了HyperRAM系列产品，就是专门针对边缘设备计算量和内存需求增长的解决方案。最近华邦对HyperRAM系列进行了更新，专门为可穿戴设备的DRAM存储提供了优化的解决方案。
 

2022年可穿戴设备有哪些变化？

 
华邦电子DRAM产品营销技术经理廖裕弘在近日的媒体交流会上谈到，以前的穿戴产品分成智能手表和智能手环两类。智能手表因为需要和手机对接，所以会使用更高阶更先进的MPU和处理器。它的外接存储基本会用到LPDDR4或EMCP，在某种程度上来说，智能手表更接近一个智能手机。而智能手环，虽然同样也使用比较高级的MCU，但是显示都采用比较简单的LED，不论是小米还是其他品牌的手环产品，我们比较难看到非常炫的显示屏。
 
但是今年，可穿戴设备发生了很大的变化。
 
他进一步解析，今年很多产品逐渐向智能手环和智能手表的中间化过渡。厂商们希望推出一些全新的智能手表，价格相对更加亲民，同时也不需要太过于炫的功能，因为大部分的功能还是会回传到手机进行计算。
 
这类产品的定位是强于以前智能手环的高阶产品，此时的显示包括UI，还是需要使用到人机界面，也就是从传统手环的LED显示转换过来，一定需要一个比较大的内存。
 
针对这类新的应用，也是华邦HyperRAM产品线主推的市场。华邦希望助力客户推出既价格亲民，又能够满足用户触摸、基本的语音控制等需求的新形态智能手表。
 

 
目前华邦的HyperRAM，容量范围从32Mb到512Mb，最主流的产品是HyperRAM 2.0，容量分为64Mb、128Mb、256Mb、512Mb。华邦HyperRAM  256Mb容量的产品，主要针对可穿戴设备市场。
 

在AIOT领域，HyperRAM的作用突显

 
由于图像引擎、触摸屏幕、语音控制被广泛使用，物联网设备需要使用外部存储。此前外部存储主要是DRAM，包括low power SDRAM，SDRAM和Cellular RAM。
 
廖裕弘分析，物联网产品的功能越来越强大，为了运算更多的数据，比如AI的TinyML模型，IoT产品需要快速的运算能力和多核，然而传统的embedded SRAM（嵌入式SRAM）和embedded flash（嵌入式闪存）并不能满足这种需求，需要搭配不同技术提供更大的内存，MRAM和RRAM主要是为了满足这个需求。
 

 
由此可以看到，MRAM和RRAM与HyperRAM的市场定位不太一样。MRAM和RRAM主要是满足计算机里面的main memory（主存储）需求，用来连接cache。至于更大的数据，比如图形、音频，或者是一些固定且使用频率并不高的模型参数，就被存储在外部的mass memory中, HyperRAM就是扮演这个角色。
 
HyperRAM起到data buffer（数据缓冲）的作用，主要用于暂存图像或者是音频信息，这些信息通过UI、触控荧幕、语音控制来展示。除此之外，部分网络会需要buffer（缓冲）计算，包括协议之间的切换。目前，最主要还是用在移动物联网，比如上一代的3G、2G网络。在4G的时代， 物联网技术已经不断发展，例如一些早期的共享单车，或者是各种各样的tracker（定位器），基本上都会需要一个外部存储器来缓冲这个移动系统的协议。
 

 

 
当然最主要的运算仍在嵌入式SRAM里进行。但做运算时，例如人脸识别的图像信息是先存在HyperRAM里，然后再分成小块，把其中的特征值提取出来，放到嵌入式SRAM里面，用TinyML模型去做运算。另外，当用户需要使用实时加解密技术时数据量变大，也需要外部存储。
 

与合作伙伴的联动

 
据介绍，华邦HyperRAM主要的三个特色是低功耗、低引脚数、小尺寸。华邦HyperRAM可为终端产品，尤其是物联网产品，节省更多的空间。节省的空间包括HyperRAM的空间，PCB空间，还有SOC的引脚数空间。
 

 
256Mb HyperRAM的操作频率为 200MHz / 250MHz；256Mb 30 球 WLCSP 产品包括两种组合：8 个控制信号 13 个数据信号/ 16 个控制信号 22 个数据信号；适配各种 AIoT 终端产品和可穿戴产品，HyperRAM 提供包括 24BGA，WLCSP 和 KGD 等多种产品形式。

廖裕弘表示，目前HyperRAM市场有很大一部分是KGD产品，与各个芯片厂商合作，华邦HyperRAM 被集成在SOC里面，应用于终端物联网应用。
 

 
此外，HyperRAM也可以被直接应用，比如BGA封装的HyperRAM产品逐渐应用在智能家居领域。还有一部分HyperRAM推出了WLCSP封装。在这里，和早期的传统DRAM，包括SDRAM和low power SDRAM相比，后两者没有厂商提供WLCSP封装。但是在物联网时代， 尤其是一些小模块或者是可穿戴设备，对封装类型和尺寸提出了新的需求，在考量新时代DRAM时，WLCSP封装已经成为其中一个产品形态选择。在WLCSP封装方面，出于客户在成本方面的考量，华邦利用新技术把大部分制程精简到晶圆厂，所以WLCSP的封装尺寸约等于裸片本身。
 

 

 

 
 
在2022年4月华邦电子携手英飞凌合作，采用更高带宽的HYPERRAM 3.0扩展现有产品组合。
 
HYPERRAM 3.0 在 1.8V 工作电压下的最高运行频率为200MHz，与 HYPERRAM 2.0 和 OCTAL xSPI RAM 相同，但数据传输速率提高至800MBps，是以往产品的两倍。新一代 HYPERRAM 配备了具有 22个引脚的扩展IO HyperBus 接口。
 
在客户合作方面，去年开始，华邦 64Mb HyperRAM用于 FPGA 制造商 Gowin（高云半导体）最新推出的 GoAI 2.0 机器学习平台。与Ambiq 合作，结合华邦 HyperRAM 和 Ambiq Apollo4 的产品优势，共同致力于为物联网终端和可穿戴设备提供超低功耗系统解决方案。此外还有，华邦 HyperRAM 和 SpiStack(NOR+NAND) 产品能够与瑞萨基于 Arm® 内核的 RZ/A2M 微处理器 (MPU) 搭配使用。