【应用】ATP动态随机存取存储器DRAM在物联网应用中的重要作用

时间： 2019-12-31 来源：ATP ELECTRONICS

技术问答

动态随机存取存储器（DRAM）主要用作个人计算机和消费电子产品中的主存储器，为处理器提供工作内存。DRAM中的“随机”表示中央处理单元可以直接访问存储器的任何部分，而不必以特定的顺序进行访问。

其通常被简称为“内存”，RAM允许在处理器不必访问较慢的辅助存储器的情况下处理数据，例如固态驱动器（SSD）或硬盘驱动器（HDD）。主内存比辅助内存快，因此了解所需的内存量对于系统提供所需的性能至关重要。

近年来，DRAM已经越来越广泛的应用在个人电脑和消费电子领域。高容量和低延迟是DRAM在工业应用中广泛应用的驱动因素之一，如智能工厂、医疗保健、军事、汽车、网络系统和数据中心。

DRAM作为数据处理中的关键组件

DRAM是数据处理的重要组成部分。处理器直接访问它，从而允许处理器同时访问多个应用程序和服务。DRAM比闪存更快，但容易丢失数据。这里的意思是，断电时会丢失数据。因此，DRAM中的数据应刷新到非易失性辅助存储器，例如固态驱动器（SSD），硬盘驱动器（HDD）或可移动介质，例如存储卡，U盘或光盘。

图1.处理器内存子系统中数据流的简化图。

随着物联网（IoT）和工业物联网（IIoT）中连接设备的数据不断增长，处理器的功能越来越强大，DRAM解决方案应该能够满足不断增长的数据处理需求。

例如，英特尔®Xeon®可扩展平台（Purley）最多可支持八个第六代英特尔®酷睿™处理器（Skylake），每个处理器具有高达28个内核的计算能力，支持六个DDR4内存通道。每个内存通道最多可支持两个DIMM（每个处理器总共12个DIMM），在完全配置的系统中最多可支持96个DDR4 DIMM。

下图显示了Purley内存架构，该架构显示了每个处理器最多支持12个DIMM。

图2.两路配置示例。

英特尔®Xeon®可扩展平台中的每个CPU最多可以支持六个DDR4内存通道。每个内存通道最多支持两个DIMM，每个CPU总共支持12个DIMM。

DRAM是推动IoT / IIoT进步的技术

IoT / IIoT实际上可以将万物连接起来，从而产生了互联汽车，智能工厂，智能家居和建筑，智能城市，智能农场等。这种巨大趋势的核心是不断生成数据，即需要在本地，边缘或传输到云端进行收集，处理，聚合和存储数据。

大数据流突显了对具有更高容量，更快的性能和更长的耐用性的内存的需求将日益增长。仅在汽车应用中，高级驾驶员辅助系统（ADAS）的传感器就需要功能强大的处理器，进而需要更大的存储容量和更大的带宽。同样，用于智能工厂，视频监控和航空航天应用中的机器视觉系统的高分辨率成像也需要快速，可靠且经济高效的高密度内存。无论是在本地，边缘还是在云端处理数据，DRAM显然都是IIoT / IoT的重要组成部分。

工业DRAM和IoT / IIoT挑战

l 更高的密度，更快的性能以处理密集型工作存储产生的负载

在IoT中，必须处理大量数据。一些处理将发生在需要实时分析和快速响应的边缘区域。有些将在云端发生，在云端存储或存储大数据并进行分析以供将来决策。

ATP Electronics的DRAM解决方案具有内置的企业级密度，这大大提高了不断增长的嵌入式和云计算环境的能力。最新的DDR4-2666模块将接口速度从2400 / MT提高到2666 MT / s，理论峰值性能提高了15％。

l 恶劣环境中的稳健运行

IoT / IIoT正在改变业务开展方式。通过将人与机器互连，可以改善流程并提高生产率。通常，IoT / IIoT设备安装在温度可变且工况非常恶劣的环境中，这些危害可能会损害物理设备及其中的数据。

ATP充分意识到了这些挑战，因此设计并构建了其所有DRAM解决方案，以在任何环境中提供可靠，强大的性能。且可根据实际项目提供具有以下特点的产品：

1、工业温度：根据客户的需求，DRAM模块的iTemp工作温度范围为-40°C至85°C，集成电路经过精心筛选，以获得适合需要iTemp应用的可靠性和质量特性。在模块级，老化测试（TDBI）和自动测试设备（ATE）保证模块满足甚至超出精确的参数。

2、保形涂料：电子电路和模块涂有聚对二甲苯，以保护组件和故障点免受灰尘，化学物质，极端温度，潮湿和腐蚀的影响。

3、较厚的金手指镀层厚度：与竞争对手的DRAM模块厚度通常小于10µ”相比，ATP DRAM模块采用了30µ”的较厚的金手指镀层厚度。

4、防硫电阻器：ATP DRAM模块使用抗硫电阻器来消除硫污染的破坏性影响，硫污染会腐蚀并导致普通的银电阻器变得不导电。

关键任务应用程序的数据完整性

在物联网时代，数据非常宝贵。为了确保临时存储在DRAM中的数据的完整性，在任务和业务关键型应用程序中使用具有错误校正码（ECC）的双列直插式内存模块（DIMM）。精选的ATP DRAM模块还具有高级ECC（ChipKill™）技术，可检测和纠正标准ECC可能无法纠正的多位错误。

能源和空间效率

许多IoT / IIoT设备的设计都占用很小的空间，以适应紧凑的空间。通常，它们总是开着的，因此需要低功率运行。ATP DRAM模块提供低电压选项DDR4系列额定电压仅1.2V，而DDR3模块具有1.5V（正常）和1.35V（低电压）选项，以降低运行温度并降低能源成本。不同的外形尺寸提供了广泛的选择范围，适用于不同的使用情况，例如超薄和超薄DIMM。下图显示了标准高度和超薄（VLP）DDR4 ECC RDIMM。

图3. VLP选项中提供了一些ATP DRAM模块，例如带ECC的DDR4寄存器DIMM（RDIMM）。

随着传感器、设备以前所未有的速度创建数据，IoT /IIoT带来的创新产品和应用的热潮也带来了内存需求的增长。用于电信基础设施，网络存储系统，网络附加存储（NAS）服务器，微型/云服务器和嵌入式系统的高性能计算（HPC）应用程序将需要具有高密度，低功耗，出色的可扩展性和高效率高性能的加速处理和内存解决方案。

ATP DRAM产品能够满足IoT / IIoT时代不断增长的内存要求。这些模块按照严格的行业标准进行设计，测试，验证和构建，旨在长期可靠运行，提供可信赖的性能，从而拥有高投资回报率和较低的使用成本。

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薛雨 Lv8. 研究员 2020-03-20

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