當今，物聯網（IoT）已對所有行業產生了影響，而且有望到2020年成為一個1.7萬億美元的市場。IoT領域建立在雲計算以及由移動


、虛擬和即時連接搭建的數據采集傳感器網絡的基礎之上。行業專家認為
，它將讓我們生活中的一切變得更加“智能”。IoT已經滲透至各行各業：從(cong)工(gong)廠(chang)自(zi)動(dong)化(hua)到(dao)點(dian)播(bo)娛(yu)樂(le)和(he)可(ke)穿(chuan)戴(dai)設(she)備(bei)。但(dan)在(zai)大(da)多(duo)數(shu)情(qing)況(kuang)下(xia)，這(zhe)個(ge)龐(pang)大(da)的(de)智(zhi)能(neng)設(she)備(bei)互(hu)聯(lian)係(xi)統(tong)在(zai)改(gai)變(bian)我(wo)們(men)的(de)工(gong)作(zuo)方(fang)式(shi)方(fang)麵(mian)還(hai)未(wei)充(chong)分(fen)發(fa)揮(hui)其(qi)全(quan)部(bu)潛(qian)能(neng)。

 

IoT無疑是推動半導體行業和嵌入式係統發展的新動力。它的誕生推升了市場對眾多新使能技術的需求，其中包括：

 

 

隨sui著zhe芯xin片pian朝chao著zhe更geng小xiao尺chi寸cun的de工gong藝yi節jie點dian邁mai進jin，此ci前qian相xiang對dui不bu引yin人ren注zhu目mu而er現xian在zai變bian得de愈yu發fa顯xian眼yan的de一yi個ge半ban導dao體ti細xi分fen市shi場chang就jiu是shi存cun儲chu器qi。物wu聯lian網wang及ji其qi艾ai字zi節jie數shu量liang級ji的de數shu據ju流liu量liang正zheng在zai推tui升sheng市shi場chang對dui高gao性xing能neng
、低功耗、超小封裝的存儲器的需求。IoT對半導體－尤其是存儲器的－強加的另一個約束就是安全性和可靠性要求。大量隱私信息將被存儲在可穿戴設備
、服務器和其它物聯網節點上。

 

過去十年來，存儲器領域被分為兩個截然不同的產品家族：即快速和低功耗存儲器，每個都有其自身的特性、應用和定價。隻要願意犧牲功耗甚至尺寸
，OEM就能找到高速度性能的存儲器產品。對於需要低功耗的易失性和非易失性存儲器而言
，反之亦然。

 

但是，IoT改變了市場對存儲器的要求。現在的需求是高性能、低功耗器件。這些器件被要求能夠使用便攜式電源執行複雜的運算。它們還必需盡量縮減引腳數量和外形尺寸。通過內置深度關機

、深度睡眠等低功耗模式
，同時提供一代高於一代的性能（即時鍾頻率和特性集）
，微控製器已可以滿足這些要求。為了與微控製器保持同步，存儲器一定不能讓設計人員擔憂性能和功耗之間的取舍。

 

本文將聚焦於存儲器在已受IoT影響的一個領域―零售購物領域中的發展趨勢。在借助IoT給消費者帶來便利方麵，這個2萬wan億yi美mei元yuan的de市shi場chang蘊yun含han著zhe巨ju大da潛qian力li。零ling售shou是shi世shi界jie上shang競jing爭zheng最zui為wei激ji烈lie的de行xing業ye之zhi一yi，數shu百bai萬wan個ge零ling售shou商shang爭zheng奪duo一yi個ge成cheng熟shu客ke戶hu群qun，因yin此ci利li潤run率lv很hen低di。大da型xing商shang場chang已yi經jing開kai始shi利li用yong物wu聯lian網wang吸xi引yin客ke戶hu，為wei他ta們men提ti供gong個ge性xing化hua購gou物wu體ti驗yan。零ling售shou商shang正zheng在zai整zheng合he商shang場chang中zhong的de所suo有you設she備bei、公司總部雲端資源。最終目標是一個互聯商場，它能夠利用所采集的數據進行促銷、打造客戶忠誠度、管理庫存和提升運營效率。

 

當今的消費者正在廣泛使用互聯網影響他們的購物決策：從(cong)研(yan)究(jiu)產(chan)品(pin)到(dao)網(wang)上(shang)購(gou)物(wu)再(zai)到(dao)評(ping)論(lun)產(chan)品(pin)。在(zai)利(li)用(yong)互(hu)聯(lian)網(wang)進(jin)行(xing)購(gou)物(wu)方(fang)麵(mian)，零(ling)售(shou)商(shang)已(yi)經(jing)落(luo)後(hou)於(yu)消(xiao)費(fei)者(zhe)。為(wei)了(le)跟(gen)上(shang)消(xiao)費(fei)者(zhe)的(de)步(bu)伐(fa)

，零(ling)售(shou)商(shang)正(zheng)在(zai)關(guan)聯(lian)零(ling)售(shou)的(de)物(wu)理(li)和(he)在(zai)線(xian)層(ceng)麵(mian)，從(cong)而(er)讓(rang)每(mei)一(yi)次(ci)互(hu)動(dong)都(dou)有(you)回(hui)報(bao)，以(yi)便(bian)讓(rang)他(ta)們(men)的(de)商(shang)場(chang)變(bian)得(de)更(geng)加(jia)“智能”。

 

 

IoT已給零售領域帶來的一個顯著影響就是智能銷售點（POS）終端。POS終端在某種意義上就是零售商使用IoT的中心節點。很多領先的“智能”商場利用POSshujulejiekehudegouwuqushi，shishizhuizongkucun
，bingbangzhuzaixiangouwuzhezhunquequedingchanpindebendicunhuoqingkuang。tamenhainengbangzhulingshoushanggenjukehugoumaitedingwupindepinlvweitamentigongdingzhijianyi。

 

為了追蹤購物者的購物統計數據，智能POS終端需要連接掃描儀。這意味著智能POS終端必須處理數倍於傳統POS終端所處理的數據。很多最新型號的智能POS終端采用了主頻達到Ghz級別的最新的ARM處chu理li器qi。與yu此ci同tong時shi，這zhe些xie終zhong端duan大da多duo是shi由you電dian池chi供gong電dian的de便bian攜xie式shi設she備bei，換huan句ju話hua說shuo
，這zhe些xie係xi統tong需xu要yao盡jin可ke能neng地di少shao用yong電dian。此ci外wai，由you於yu所suo傳chuan輸shu的de數shu據ju是shi高gao度du個ge人ren化hua的de數shu據ju，因yin此ci要yao求qiu最zui高gao級ji別bie的de數shu據ju完wan整zheng性xing
，即ji需xu要yao使shi用yong比bi傳chuan統tong終zhong端duan更geng為wei嚴yan格ge的de加jia密mi標biao準zhun。最zui後hou，還hai要yao采cai用yong所suo有youPOS終端都采用的標準的故障安全技術（如lockout模式）。

 

POS終端采用多種類型的存儲器：用於非易失性數據存儲的閃存，用於高速緩存的DRAM，以及用於微控製器存儲擴展和電池備份配置數據日誌的SRAM。有時甚至會使用一個外置的MMC。圖1顯示了一個典型POS終端設計的框圖，為了滿足智能POS終端的要求
，存儲器應提供最高的可靠性和足夠的帶寬。不僅如此
，為了滿足便攜要求，存儲器還必須具備低功耗、小尺寸的特點。

 

過去，存儲器的發展一直試圖結合快速的存取速度
、低功耗和小尺寸特性。但是，隨著Octi-SPI
、HyperBus™等(deng)新(xin)一(yi)代(dai)低(di)引(yin)腳(jiao)數(shu)接(jie)口(kou)的(de)問(wen)世(shi)，現(xian)在(zai)出(chu)現(xian)了(le)能(neng)夠(gou)媲(pi)美(mei)甚(shen)至(zhi)超(chao)過(guo)快(kuai)速(su)存(cun)取(qu)式(shi)存(cun)儲(chu)器(qi)的(de)帶(dai)寬(kuan)
，同(tong)時(shi)匹(pi)敵(di)低(di)功(gong)耗(hao)存(cun)儲(chu)器(qi)的(de)功(gong)耗(hao)

，並(bing)使(shi)用(yong)最(zui)低(di)數(shu)量(liang)的(de)微(wei)控(kong)製(zhi)器(qi)引(yin)腳(jiao)的(de)存(cun)儲(chu)器(qi)。從(cong)微(wei)控(kong)製(zhi)器(qi)傳(chuan)承(cheng)到(dao)SRAM等存儲器的另一項創新技術就是引入了深度睡眠模式。例如，賽普拉斯的PowerSnooze™ SRAM就是一種深度睡眠能效媲美Micropower SRAM的Fast SRAM。

 

圖1：這是現代POS終端的框圖。所使用的存儲器包括閃存、SRAM、DRAM和SD/MMC插槽。

 

讓我們比較一下兩種常用SRAM－Fast和Micropower，以及具備深度睡眠模式的Fast SRAM的功耗和存取時間。

 

 

通過結合快速存取和深度睡眠特性，這些存儲器能夠媲美SRAM的速度和低功耗SRAM的能效。在SRAM在大多數時間處於待機狀態的應用中，這種結合的優勢更加顯著。

 

在使用SRAM記錄配置數據的一個典型POS終端中
，SRAM的運行時間隻占總工作時間的20%。如果這個SRAM是工作電壓為3.3V的Fast SRAM，它工作時將消耗120瓦時（WH）的電能，待機時將消耗80 WH的電能，總能耗為200 WH。如果是一個具備深度睡眠模式的Fast SRAM

，工作時仍消耗120 WH的電能，但待機時能耗降至0.06 WH，因此總能耗約為121 WH。在這個具體的例子中

，深度睡眠選項將能耗降低了40%。

 

對於一顆240mAH的板載紐扣電池而言，一個處於待機狀態的16Mb Fast SRAM將能讓電池續航超過12小時
，而一個處於待機狀態的低功耗SRAM將能讓電池續航超過3年，但後者的局限是存儲速度較慢。此時
，一個具備深度睡眠模式的Fast SRAM與低功耗SRAM相比優勢顯著，其帶寬是後者的4倍多（即10ns存取時間vs. 45ns存取時間），而且沒有功耗代價。盡管如此，無論是MCU或SRAM
，使用深度睡眠模式時應考慮一個因素：進入和退出深度睡眠模式的時間。如果兩個工作周期之間的時間間隔與SRAM進入或退出深度睡眠模式所用時間相比太短，那麼這種方法將會無用。例如，對於賽普拉斯出品的具備深度睡眠模式的Fast SRAM而言
，這個時間間隔是300µs（最大）。這可能是推廣具備深度睡眠模式的Fast SRAM的最大障礙。

 

存儲器領域的另一個有趣趨勢是：隨著閃存變得越來越快，對高速緩存的需求正在發生改變。很多需要RAM的微控製器工藝現在可以利用XIP（Execute In Place）在閃存上實現。這意味著RAM越來越多被用於擴展內存或電池係統備份。與此同時，已被運用於這兩種應用的SRAM正在增加容量選擇。換句話說
，傳統上首選的DRAM正變得越來越不重要，因為就像容量更大、速度更快
、功耗更低的閃存可以滿足大型存儲的需求那樣，容量更高、功耗更低、尺寸更小的SRAM也可以滿足小型存儲的需求。

 

 

用於構築智能購物體驗的還有很多其它組件：各種類型的傳感器、電子貨架標簽及信標、存(cun)儲(chu)設(she)備(bei)以(yi)及(ji)用(yong)於(yu)處(chu)理(li)所(suo)采(cai)集(ji)數(shu)據(ju)的(de)數(shu)據(ju)處(chu)理(li)終(zhong)端(duan)。在(zai)一(yi)篇(pian)文(wen)章(zhang)中(zhong)探(tan)討(tao)所(suo)有(you)這(zhe)些(xie)設(she)備(bei)的(de)應(ying)用(yong)和(he)內(nei)存(cun)需(xu)求(qiu)難(nan)度(du)很(hen)大(da)。我(wo)計(ji)劃(hua)在(zai)近(jin)期(qi)探(tan)討(tao)這(zhe)些(xie)設(she)備(bei)的(de)內(nei)存(cun)需(xu)求(qiu)。但(dan)是(shi)，基(ji)本(ben)的(de)要(yao)求(qiu)不(bu)變(bian)，即(ji)低(di)功(gong)耗(hao)、高速

、小尺寸和高可靠性。

 

本文轉載自電子技術設計。