1. HYPERRAM™とは？

HYPERRAM™を知る前に、HyperBus™について理解する必要があります。HyperBus™テクノロジーは2014年サイプレス社によって最初に発表され、同社は「HyperBus™インターフェースは、パラレルおよびシリアルインターフェイスメモリーのレガシー機能を利用しながら、システムパフォーマンスを向上させ、設計を容易に、そしてシステムコスト削減を実現する」とコメントしています。HYPERRAM™は、HyperBus™インターフェースをサポートする新しい技術ソリューションです。第一世代は最大333Mバイト/秒のスループットを提供し、第二世代のHyperRAM™2.0は最大400Mバイト/秒の高速化を可能にしました。

2. ウィンボンドにおけるHYPERRAM™の現状は？

ウィンボンド・エレクトロニクスも、2015年にHyperRAM™を最初に発表したサイプレス社との連携を行い、本製品の市場に参入することを決定しました。ウィンボンド・エレクトロニクスではすでに32Mビット / 64Mビット / 128Mビットの容量にてHYPERRAM™を販売しており、256Mビット / 512Mビットの製品も開発中です。 これは、ウィンボンド・エレクトロニクスが、多様なアプリケーションのニーズに対応するため製品ポートフォリオをさらに拡大し、より完全なエコシステム構築に役立つといえます。 現在、車載グレードの24BGA（6x8mm²）、コンシューマーウェアラブル市場向けの49BGA（4x4 mm²）およびWLCSP（ウェーハレベルチップスケールパッケージ）、そしてKGD（Known Good Die）にて提供可能です。

3. HYPERRAM™エコシステムの現状は？

現在、サイプレス社の他に、NXP、ルネサス、ST、TIなどの主要なMCU企業が、HyperBus™インターフェースをサポートするMCUを提供しており、それらの新製品は今後もこのインターフェースのサポートを続けます。 一方、制御インターフェースの開発プラットフォームも準備ができています。 ケイデンス、シノプシス、およびモビベイルも、HyperBus™メモリ制御IPの提供を開始しており、ICベンダーの設計サイクルの短縮が可能です。 その結果、他のOctal RAMと比較してみても、HYPERRAM™は最も成熟したアプリケーション環境を備えています。 また、HYPERRAM™はJEDEC規格JESD251 プロファイル2.0.に準拠しています。さらにウィンボンドがHYPERRAM™陣営に参加したことにより、サイプレスとISSIに続き市場で3番目のサプライヤーとなり、顧客により多くの選択肢を提供できるようになります。

4. HYPERRAM™のメリットとは？

ウィンボンド・エレクトロニクスのDRAMマーケット・テクノロジーマネージャーであるHans Liao氏は「HYPERRAM™の主要機能である、少ピンカウント、低消費電力、シンプルなアプリケーションデザインの3つの機能は、エンドデバイスパフォーマンスの大幅改善につながります。」と説明しています。

ウィンボンドの64Mビット HYPERRAM^™を例にとると、スタンバイの消費電力は90uW@1.8Vおよび110uW@3Vなのに対し、同容量のSDRAMの消費電力は約2000uW@3.3Vです。 さらに、HYPERRAM^™の消費電力はハイブリッドスリープモード(*1)で45uW@1.8Vおよび55uW@3Vしかありません。これはSDRAMのスタンバイモードとは大きく異なります。

図２：64MビットHYPERRAM™、Low Power SDRAM、pSRAM、SDRAMにおけるスダンバイモードおよびハイブリットスリープモード時の消費電力比較　(出典：ウィンボンド・エレクトロニクス)

図3：64MビットHYPERRAM™、Low Power SDRAM、pSRAM、SDRAMにおける動作モード時の消費電力比較　

(出典：ウィンボンド・エレクトロニクス)

例えLow power SDRAMを採用したとしてもフォームファクターはHYPERRAM^™よりも大きくなり、より大きなPCB面積を必要とするため、これは理想的なソリューションとは言えません。

さらに、HYPERRAM^™の信号ピンは13本しかないため、PCBレイアウト設計を大幅に簡素化できます。 また、最終製品を設計する際に、より多くのMCUのピンで他の機能を実現、あるいはより少ないピンでMCUを使用することにより費用対効果を高めることが可能になります。

制御インターフェースの簡素化は、HYPERRAM^™のもう1つの特長です。 pSRAMアーキテクチャーに基づいたHYPERRAM^™は、セルフリフレッシュ機能(*2)があり、自動的にスタンバイモードに戻ることができます。 したがって、システム側のメモリ仕様が簡易化され、ファームウェアとドライバーの開発も簡素化されます。

5. HYPERRAM™は他のDRAM製品と比較しどのような位置づけか？

他のDRAM製品と比べ、HYPERRAM™は同じバンド幅で動作しつつ、ピン数が少なく、消費電力が低くなっています。 さらに、新しいインターフェースHyperBus™の選択肢を顧客に提供します。

図4：HYPERRAM™と他DRAM製品のピン数および消費電力の比較
(出典：ウィンボンド・エレクトロニクス)

6. HYPERRAM™はどのようなアプリケーションおよび業界に適しているか？

HYPERRAM™は、車載やインダストリアル4.0、スマートホーム、ウェアラブル市場において低消費電力と高MCUコンピューティング処理能力を必要とするアプリケーションに最適です。例として、インスツルメント・クラスターや、HMI産業用制御パネル、スマートホーム機器、音声制御機器、車載コンピュータ、スマートバンドなどが挙げられます。 さらに、低コスト、低消費電力、演算効率などの特性は、IoTのエッジデバイスアプリケーションにも適しています。

図5.HYPERRAM™のHMI使用例　(出典：ウィンボンド・エレクトロニクス)

また、スマートスピーカーやスマートメーターなどのバッテリー駆動のデバイスの場合、豊富なIoT機能と使いやすいヒューマンインターフェイスに加えて、バッテリー寿命が製品成功の鍵となり、低消費電力がますます重要になります。 長いバッテリー寿命を実現するには、低消費電力MCUを使うことに加え、他の低電力周辺機器コンポーネントも考慮されるべきであり、HYPERRAM^™はこのために設計されています

(*1)　ハイブリットスリープモード（HSM）：

ハイブリッドスリープモードは、ほとんどの内部回路が切り離された状態でメモリのデータ保持が可能な省電力モードの1つです。 これは、バッテリー駆動製品やスタンバイ時間が長い製品用に設計されました。

(*2)　セルフリフレッシュ：

DRAMでは、メモリデータの各ビットは、チップ上の小さなコンデンサーの電荷の有無として格納されます。 時間が経つと、メモリセルの電荷がリークします。そのため、リフレッシュを行わないと、格納されたデータは最終的に失われます。 これを防ぐために、外部回路が定期的に各セルを読み取って書き換え、コンデンサーの電荷を元のレベルに戻します。

また、ウィンボンドのデータシートでは、「セルフリフレッシュコマンドを使用すると、システムの他の部分の電源が切れていても、DRAMにデータを保持できます。 セルフリフレッシュモード時のDRAMは外部クロックなしでデータを保持します。」と定義されています。

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