TM FUJITSU SEMICONDUCTOR LIMITED Nomura Fudosan Shin-yokohama Bldg. 10-23, Shin-yokohama 2-Chome, Kohoku-ku Yokohama Kanagawa 222-0033, Japan Tel: +81-45-415-5858 http://jp.fujitsu.com/fsl/en/ 富士通系统存储器方案 联系我们 : North and South America FUJITSU SEMICONDUCTOR AMERICA, INC. 1250 E. Arques Avenue, M/S 333 Sunnyvale, CA 94085-5401, U.S.A. Tel: +1-408-737-5600 Fax: +1-408-737-5999 http://us.fujitsu.com/micro/ Asia Pacific FUJITSU SEMICONDUCTOR ASIA PTE. LTD. 151 Lorong Chuan, #05-08 New Tech Park 556741 Singapore Tel : +65-6281-0770 Fax : +65-6281-0220 http://www.fujitsu.com/sg/services/micro/semiconductor/ Europe FUJITSU SEMICONDUCTOR EUROPE GmbH Pittlerstrasse 47, 63225 Langen, Germany Tel: +49-6103-690-0 Fax: +49-6103-690-122 http://emea.fujitsu.com/semiconductor/ FUJITSU SEMICONDUCTOR SHANGHAI CO., LTD. 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不承担任何责任。 本手册所介绍的产品旨在一般用途而设计、开发和制造，包括但并不限于一般的工业使用、通常办公使用、个人使用和 家庭使用。在以下设计、开发和制造 (1) 使用中伴随着致命风险或危险，若不加以特别高度安全保障，有可能导致对公众 产生危害，甚至直接死亡、人身伤害、严重物质损失或其他损失 ( 即核设施的核反应控制、航空飞行控制、空中交通控 制、公共交通控制、医用维系生命系统、核武器系统的导弹发射控制)，(2) 需要极高可靠性的应用领域 ( 比如海底中转器 和人造卫星)。 注意上述领域内使用该产品引起的用户和 / 或第三方的任何索赔或损失，FUJITSU SEMICONDUCTOR不承担任何责任。 半导体器件存在一定的故障发生概率。请用户对器件和设备采取冗余设计、消防设计、过电流等级防护措施，其他异常 操作防护措施等安全设计，保证即使半导体器件发生故障的情况下，也不会造成人身伤害、社会损害或重大损失。 本手册内记载的任何产品的出口 / 发布可能需要根据日本外汇及外贸管理法和 / 或美国出口管理法条例办理必要的手续。 本手册内记载的公司名称和商标名称是各个公司的商标或注册商标。 ¢2009-2010 FUJITSU SEMICONDUCTOR LIMITED Printed in Japan AD05-00029-5Z July, 2010 编辑 : 销售促进部 2010.7 FUJITSU SEMICONDUCTOR FCRAM TM 系统存储器方案 FCRAM为数字消费类电子产品及移动类应用提供 低功耗特点的最佳内存方案。 FCRAM是什么? ■ Fast Cycle RAM (快速循环RAM)的缩写 ■ 富士通自主知识产权的RAM核结构 FCRAM 产品 , 快速循环随机存储器 , 一款同时拥有快速数据传输能力和低功耗特点的产品。 FCRAM 包含两大产品类型 : 与低电输入 SDRAM 接口相同的“消费类 FCRAM”和与 PSRAM 接口相同 的“移动类 FCRAM”。 消费类 FCRAM 适用于如数字电视 , 数码摄像机等需要为数据显示 , 视频处理等提供高速数据处理能力 的产品应用。 消费类 FCRAM 更适用于 SiP( 系统级封装 ) 架构 , 用于解决客户设计的基板的散热和为 了快速完成项目设计所导致的成本和风险的问题。 同时 , 消费类 FCRAM 支持高速内存数据处理的接口。 移动类 FCRAM 目前被用于手机等移动类产品的应用 , 与普遍通用的 PSRAM 产品兼容 , 被广泛的用于 MCP( 多级芯片封装 ) 的产品形式 , 拥有小尺寸 , 低功耗 , 高品质的产品特点及优势。 ■ 实现低功耗和高速存取性能于一体的RAM产品 FCRAM的两大产品种类 ■ 消费类 FCRAM 面向数字消费类电子产品等应用的应用专用存储器ASM(如,数字电视,数码摄像机等) ● PSRAM ● 面向移动类产品等应用的应用专用存储器ASM(如,手持电话,PDA等) ■ FCRAM的用途 High FCRAM 是富士通半导体股份有限公司的商标。 低电输入SDR/DDR SDRAM ● ■ 移动类 FCRAM FCRAM 产品目前同时支持针对 SiP 和 MCP 方案的 Wafer 产品和针对不同最终应用的封装形式的产品。 关于 FCRAM 产品的具体信息 , 请参考我们的主页 : http://www.fujitsu.com/cn/fmc/services/memory/fcram/ ● 服务器 工作频率 消费类FCRAM 图形 移动类FCRAM PC Low 消费电子产品 移动电子产品 Low 功 耗 High FCRAM的使用例子 ■ H.264 CODEC LSI - MB86H55 作为把FCRAM和影像处理LSI完成单芯片的SiP(系统级封装)解 决方案，富士通在提供超低功耗全高清H.264 CODEC LSI产品。 该款CODEC LSI ”MB86H55”在低功耗方面具有行业领先水平， 在进行全高清编码时，包含内置存储器的功耗总共仅为500mW。 该SiP解决方案，系统级封装内置FCRAM，成为便携式设备如数 字摄像机、网络家电及商用广播设备要高画质高清（HD） 视频的 理想选择。即利用FCRAM的产品优势实现影像处理器的小型化 及省电模式，同时还能保持超高画质处理性能。 2 3 FCRAM TM 系统存储器方案 消费类FCRAM (低电输入 SDRAM) 适用 125℃的存储器的特长 消费类 FCRAM 是低电输入的 DDR SDRAM，同时针对 SiP 的应用可以支持高达 125℃的工作温度（结温）。 通用 DDR SDRAM 的最大 工作温度对是 95℃的 , 而消费类 FCRAM 则支持 125℃。 扩展至支持 125℃的条件可以避免过热问题，从而使 FCRAM 可以与一片高功 耗的 SoC 共同应用于 SiP 设计。 这样的设计正是针对高性能消费类电子设备如数字电视或者数码摄像机等最理想的方案。 消费类 FCRAM 与低电输入 SDR/DDR SDRAM 相同 , 适用于多种数字消费类电子产品 , 如数 字电视 , 数码摄像机等 , 此类产品由于需要处理视频等流媒体信号 , 通常需要使用多个 DDR SDRAM 作为存储器。而 FCRAM 正是这样一款致力于同时实现高速处理能力和低功耗的产 品 , 可为上述的消费类电子产品提供更高速的数据处理 ( 如进行图形调节及处理视频数据等 ) 及更可观的节省相应处理的功耗。 使用支持125° C的FCRAM是唯一的方案 ● SiP应用成为可能: 解决了散热问题, 不会导致过热 ● 无需使用散热设备: 无需散热设备的成本 消费类 FCRAM 也是针对 SiP ( 系统级封装 ) 的理想产品 , 富士通推荐的 SiP 方案可以实现将 FCRAM 与多种逻辑芯片封装在一起。在行业内同类产品中最先实现 125℃结温温度下正常工 作 , 并且 , 该款产品在设计初既已考虑了针对 SiP 的最终应用 , 从而大幅扩展了存储器的 SiP 封装适用范围。 ■SiP散热设计的案例 散热设计已经成为 SiP 开发中的严重问题。由于 SoC 的功耗在增高 , 导致了整个芯片的严重的发热性问题。 为了解决开发 SiP 中遇到的问题，存储器的设计对 SoC 的发热性有实质性的影响。由于通用 SDRAM 只能支持 95℃的工作温度 , 根据耐 热性的问题 , 而导致不能使用 SDRAM 和高功耗的 SoC 共同应用于 SiP。 ■ 产品特点 面向数字消费类电子产品的应用专用存储器 ● ● ● ● 接口与低电输入SDR/DDR SDRAM兼容 低功耗 高数据带宽: 以64bit总线和最大216MHz工作频率 扩大型数据总线: x64(512Mbit,256Mbit), x32(256Mbit,16Mbit) 低工作电压输入: 1.8V 扩展的工作温度范围: 最大可至125° C(结温) 灵活产品形式: Wafer,SiP方案 优化SiP方案定制 ● ● ● ● 富士通消费类 FCRAM 产品可以支持高达 125℃的工作温度，从而解决了上述的同高功耗 SoC 共同应用于 SiP 的散热问题。 通用SDRAM的SiP封装 适用125° C的FCRAM封装 通用SDRAM(95° C) SoC(125° C) FCRAM(125° C) SoC(125° C) (a)S iP的温度:105° C <不适用> (c)S iP的温度:105° C <可适用> 图(a): 使用高功耗的SoC, SiP系统温度达到了105° C。然而, 通用存储器产品只能达到95° C的工作温度,所以这样的 配置无法被使用。 消费类 FCRAM 产品信息 图(b): 或者 散热片(放热元件) 成本上升 通过使用散热设备,可以将SiP系统的温度降低,从而实 现操作,然而,这样的设计会大幅度增加设计成本。 内存容量 接口 数据总线结构 (word x bit x bank) 输入 电压 工作频率 时钟周期时间 存取时间 16Mbit SDR 512K x 16 x 2 1.8V 85 / 66.7MHz 11.7 / 15ns 10.2 / 12 MB81ES171625 16Mbit SDR 256K x 32 x 2 1.8V 85 / 66.7MHz 11.7 / 15ns 10.2 / 12 MB81ES173225 105° C,但仍然可以保持很好的工作,同时不需要使用 256Mbit SDR 2M x 32 x 4 1.8V 166MHz 6ns 6ns MB81ES253245 散热设备。 256Mbit SDR 1M x 64 x 4 1.8V 166MHz 6ns 6ns MB81ES256445 256Mbit DDR 2M x 32 x 4 1.8V 216MHz 4.6ns 6ns MB81EDS253245 256Mbit DDR 1M x 64 x 4 1.8V 216MHz 4.6ns 6ns MB81EDS256445 256Mbit DDR 1M x 64 x 4 1.8V 216MHz 4.6ns 6ns MB81EDS256545* 512Mbit DDR 2M x 64 x 4 1.8V 216MHz 4.6ns 6ns MB81EDS516445 512Mbit DDR 2M x 64 x 4 1.8V 216MHz 4.6ns 6ns MB81EDS516545* 产品型号 * 具备特别处理能力 图(c): 通用SDRAM(95° C) SoC(125° C) 使 用 支 持 1 2 5 °C 的 F C R A M , 尽 管 S i P 的 温 度 达 到 *:( )内的温度为通用SDRAM, SoC和FCRAM的工作温度上限值 (b)S iP的温度:90° C <可适用，但成本增高> SiP( 系统级封装 ) 解决方案 消费类 FCRAM 产品是针对 SiP 方式最理想的存储器。 消费类 FCRAM 有着 125℃的最大工作温度及焊盘配置的设计适合芯片堆叠及低 功耗的 CMOS 接口的特长。SiP ( 系统级封装 ) 设计通过对 FCRAM 和内部逻辑芯片的片内封装实现对整个产品电路设计 PCB 空间的 缩减 , 同时也大大降低了整个产品设计的原器件及 PCB 成本。 长期以来 , 针对 SiP 的产品 , 富士通通过 30 余款不同的产品设计积累了大量的工作和产品经验。 与低功率两立高速动作的FCRAM(x64bit,低电输入DDR接口) ■ 在系统级封装(SiP)的应用中使用x64 FCRAM的优势 FCRAM 使用 64bit 宽的数据总线及低电输入 DDR SDRAM 接口 , 其数据带宽相当于高速工作频率的通用 DDR SDRAM, 同时可以保持低 功耗。 256Mbit 和 512Mbit 消费类 FCRAM, 在 200MHz 的低工作频率之下 , 可以提供 3.2GByte/s 的数据带宽 , 这相当于 400MHz 工作的两个 DDR2 SDRAM 或者 800MHz 工作的一个 DDR3 SDRAM, 同时还能保持低功耗。 ● 面向数字电视应用的SiP方案 FCRAM+SoC (SiP) DDR SDRAM+SoC (on board) SoC ■ 通用DDR SDRAM和FCRAM的特点对比 存储器类型 -最低化的散热管理的成本和风险 DDR2 DDR3 I/O电压 4 LPDDR2 LPDDR x16 总线 I/O 核电压 ● 优势 x32 1.5V 1.8V FCRAM DDR SDRAM SoC -降低存储器成本 x64 1.8V 1.2V 1.8V 1.8V 工作温度(结温) 85/95° C 85/105° C 85° C 125° C ADD/CMD输入 SDR DDR SDR SDR 工作频率 （数据传输率） 800MHz (1600Mbps) 400MHz (800Mbps) 533MHz (1066Mbps) 200MHz (400Mbps) 200MHz (400Mbps) 数据带宽 3.2GByte/s 1.6GByte/s 4GByte/s 1.6GByte/s 3.2GByte/s RAM内置DLL 有 无 无 接口 SSTL CMOS CMOS 终端电阻 ODT (On Die Termination) 无需 无需 -降低PCB的成本和研发风险 单独封装 FCRAM ● 面向数码摄像机应用的SiP方案 DDR SDRAM+SoC (on board) FCRAM+SoC (SiP) ● 优势 -通过缩小的PCB空间从而实现 更灵活的产品设计 SoC DDR SDRAM -降低PCB的成本和研发风险 单独封装 -降低存储器成本 SoC FCRAM 5 FCRAM TM 系统存储器方案 移动类FCRAM(兼容PSRAM) 技术支持工具/FCRAM的开发评估板 移动类 FCRAM 是兼容适用于手机等手持设备的 PSRAM 的产品。 富士通 , 作为全球最大的 富士通提供本技术支持工具可作为 FCRAM 产品的模拟模型 , 以及 FCRAM 的评估板。该评估板一方面可以用于存储器产品的验证与评 PSRAM 产品供应商之一 , 从 2000 年以来 , 已经面向全球提供超过 5 亿片的 PSRAM 产品。 估 , 同时也可用于帮助客户进一歩开发其目标产品。 移动类 FCRAM 支持页面存取和同步触发存取两种高速读写的工作模式 , 同时可以保证低 FCRAM 的开发评估板在不增加任何辅助性新硬件的前提下 , 可用于帮助存储器系统的开发及验证整个产品系统 ( 包括存储器部分的子系 功耗的特点。 由于 FCRAM 的接口都是基于异步 SRAM 接口设计的 , 所以 FCRAM 可以用 统 )。该开发评估板可以通过 HAPS 接口与现有的 FPGA 原型评估板进行连接 , 这样客户可以通过 FPGA 的原型评估板验证 FCRAM 的接口。 来直接替代低功耗 SRAM 的产品 , 并同时增加了高容量 , 低成本等产品特点。 移动类 在针对 FCRAM 的片上系统 (SoC) 应用开发过程中 , FCRAM 开发评估板的使用可以大大缩短项目评估周期。 FCRAM 是针对各种移动类产品 , 如手机 , 手持式多媒体播放器 (PMP), 手持游戏机等最佳 的存储器产品。 ■ FCRAM的开发评估系统配置 ■ 产品特点 FCRAM的开发评估板 面向移动类应用的PSRAM ● 适用于广泛的操作电压输入: 1.8V和3V ● 兼容低功耗SRAM的接口 -异步存取操作 FPGA 120pin连接器 64 FCRAM FCRAM开发评估板 FPGA产品 形式评估板 ● 省电模式: 针对“工作存储器”应用的特殊设计 -无需控制刷新 Connector Connector Connector Connector ● 大容量设计: 32Mbit和128Mbit Gigabit Ethernet UART ● 低功耗设计 USB -与SRAM相同甚至更低的驱动电流 PLL OSC Pin Header -比DRAM低很多的数据保持电流 DDR2 DDR2 FPGA Rx DDR2 Power 原型评估板 DDR2 DVI I/F Flash ROM Tx Connector GDDR Connector * FCRAM开发评估板由东京电子器件株式会社提供并支持. ■ 使用FCRAM取代SRAM的优势 低功耗SRAM 环保型产品 [绿色产品] 移动类FCRAM 为了缓解世界环保问题 , 富士通集团一直以来致力于开发环保型产品。同时 , 富 SRAM 替换为 FCRAM FCRAM 士通集团对本公司的产品开发和制造流程，也始终坚持秉承自主高度环保的理念。 其中包括 : 低能源消耗 ,3R 设计及技术 , 抵制使用工业有害物质 , 环保材料工艺 等方面。 FCRAM 系列产品正式符合上述标准，考虑了多方面环保因素，充分符合富士通的 ●兼容SRAM的产品规格 ● 低成本 “绿色产品”标准，通过提供低功耗的产品如“FCRAM”，消减 CO2 扩散量，从而为 ● 大存储器容量 降低地球环境的负荷作出相应的贡献。 ■ FCRAM实现降低CO2的扩散量 移动类 FCRAM 的产品信息 CO2的扩散量 (K-ton) 30 ●对比 DDR2 SDRAM, FCRAM 可以降低大约 54% 的功耗 (*) 内存容量 数据 总线结构 输入 电压 存取时间 32Mbit 2M x 16 3V 32Mbit 2M x 16 1.8V 128Mbit 8M x 16 1.8V 页面模式存取时间 触发式模式的 工作频率 触发式模式的 存取时间 65ns 20ns N/A N/A 70ns 20ns 83MHz 8ns 70ns N/A 77MHz 6ns 产品型号 MB82DP02183F ●低功耗意味着可以降低CO2的扩散程度(减少约54%) ●使用FCRAM,可以实现减少14,600吨的CO2的产生(**) 20 (*) 使用1片FCRAM替换2片DDR2 SDRAM,同时保证同样的数据传输性能。 (**)从2009年,市场上将有约20%的数字电视产品使用FCRAM的SiP方案产品。 15 降低大约54% MB82DBS02163F MB82DBS08164D 25 10 27.2 K吨 12.6 K吨 5 DDR SDRAM (on-board) 6 FCRAM (SiP) 7