談到設計存儲器時，沒有哪種規格适合所有人。而且，考慮到大量的内存類型和使用場景，系統架構師必須非常清楚他們的應用的系統需求。

首先需要決定的是，是将存儲器置于邏輯芯片上，作為SoC的一部分，還是将其作為片外存儲器。

eSilicon公司業務和企業發展副總裁Patrick Soheili表示：“延遲和吞吐量的折中至關重要，而且功耗成本巨大。每次你從一個平面移動到另一個平面時，它的系數是100X。這也适用于片上存儲器vs片外存儲器。如果你能挨個芯片地把它連在一起，那就最好了。”

出于上述原因和其他原因，芯片制造商的第一選擇是在邏輯芯片上放置大量的RAM或flash。但在大多數情況下，這還不夠。即使是過去被定義為帶有片上存儲器的處理單元的微控制器，也已經開始為高端應用添加片外輔助存儲器。

圖1：三星的HBM2 DRAM 5 （來源：三星）

外部存儲器的吞吐量非常高。但在這裡，主要需要權衡各種開銷。

Ferro表示：“你将為HBM付出更多的錢，所以如果你能承擔高成本，這是一個很好的解決方案。如果你無法承受高成本，那麼其他公司正在考慮的是，他們能在一塊電路上擠進多少DDR或LPDDR，并将它們并排放置，試圖用更傳統的解決方案來逼近某些HBM的性能。”

由于存儲器市場服務有許多不同的應用，所以在設計中清楚地了解如何合理的使用存儲器是很困難的。了解各種可選方案将對此有所幫助。

西門子公司Mentor事業部的IP部門的董事總經理Farzad Zarrinfar表示：“基本上，你可以觀察自己的芯片，然後設想它可以用于幾個關鍵的垂直市場。一些垂直市場可能是智能手機、高性能計算、汽車、物聯網、虛拟現實、混合現實等等。你會發現芯片技術是不同的。沒有一種芯片技術能解決所有問題。例如，物聯網對功耗和成本敏感，人們可以利用超低功耗的40nm或28nm的工藝，如ULP或HPC 。這對于物聯網來說非常合适。而在汽車行業，使用28nm及以下工藝生産的芯片需求量很大。”

内存綜合器（Memory Compiler）的選擇是另一個難題，大多數存儲器提供商都為它們的存儲器産品提供綜合器。Zarrinfar表示：“智能綜合器可以幫助提供解決方案，因為它可以根據不同的需求進行優化。例如，某些應用可能需要超低動态功耗，而汽車則有自己的要求，而且我們在這裡唯一的不變就是變化。行業正在發展。對于安全性，溫度等級以及其他一些考慮事項，有着非常明确的要求。”

所有這些需求都會影響存儲器設計，而這正是工程團隊需要考慮的。

Zarrinfar表示：“當我們設計存儲器的時候，我們有特定的目标，可能是 125℃或 150℃的環境，這可以轉化為結溫。我們有基于目标市場的市場需求文檔。然後我們知道我們需要什麼樣的設計。然後你需要有來自半導體代工的模型，規定我們擁有的模型的範圍。汽車溫度迫使半導體代工廠增加傳統的工作溫度範圍。雖然不是每個流程節點和類型都支持每種模型的每個替換，但必須進行充分的驗證，以确保各種組合能夠達到預期的結果。”

最後，預計對存儲器更大帶寬、更少延遲、更低功耗和更低成本下的更大容量的需求的将會不斷增加。面對着今天各種可用的存儲器類型，無論是獨立的存儲器芯片的還是嵌入式存儲器，系統架構師必須随時改進理想存儲器方案的選項，以适應特定的應用場景。

緻謝：本文由電子科技大學低功耗集成電路與系統研究所黃樂天老師和陳家豪同學協助校對。特此感謝！

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