HyperRAM：2022年可穿戴外部內存的新趨勢

進入AIOT時代，許多物聯網設備的功能更加豐富，人臉識別、物體識別、語音識別等功能需求增加。相應地設備的DRAM存儲需求也在增長。最明顯的就是容量的增長，從32Mb到512Mb，另外針對小型化物聯網設備還要求更省空間的設計。

在這方面，華邦電子早前推出了HyperRAM系列產品，就是專門針對邊緣設備計算量和內存需求增長的解決方案。最近華邦對HyperRAM系列進行了更新，專門為可穿戴設備的DRAM存儲提供了優化的解決方案。

2022年可穿戴設備有哪些變化？

華邦電子DRAM產品營銷技術經理廖裕弘在近日的媒體交流會上談到，以前的穿戴產品分成智能手表和智能手環兩類。智能手表因為需要和手機對接，所以會使用更高階更先進的MPU和處理器。它的外接存儲基本會用到LPDDR4或EMCP，在某種程度上來說，智能手表更接近一個智能手機。而智能手環，雖然同樣也使用比較高級的MCU，但是顯示都采用比較簡單的LED，不論是小米還是其他品牌的手環產品，我們比較難看到非常炫的顯示屏。

但是今年，可穿戴設備發生了很大的變化。

他進一步解析，今年很多產品逐漸向智能手環和智能手表的中間化過渡。廠商們希望推出一些全新的智能手表，價格相對更加親民，同時也不需要太過于炫的功能，因為大部分的功能還是會回傳到手機進行計算。

這類產品的定位是強于以前智能手環的高階產品，此時的顯示包括UI，還是需要使用到人機界面，也就是從傳統手環的LED顯示轉換過來，一定需要一個比較大的內存。

針對這類新的應用，也是華邦HyperRAM產品線主推的市場。華邦希望助力客戶推出既價格親民，又能夠滿足用戶觸摸、基本的語音控制等需求的新形態智能手表。

目前華邦的HyperRAM，容量范圍從32Mb到512Mb，最主流的產品是HyperRAM 2.0，容量分為64Mb、128Mb、256Mb、512Mb。華邦HyperRAM 256Mb容量的產品，主要針對可穿戴設備市場。

在AIOT領域，HyperRAM的作用突顯

由于圖像引擎、觸摸屏幕、語音控制被廣泛使用，物聯網設備需要使用外部存儲。此前外部存儲主要是DRAM，包括low power SDRAM，SDRAM和CellularRAM。

廖裕弘分析，物聯網產品的功能越來越強大，為了運算更多的數據，比如AI的TinyML模型，IoT產品需要快速的運算能力和多核，然而傳統的embedded SRAM（嵌入式SRAM）和embedded flash（嵌入式閃存）并不能滿足這種需求，需要搭配不同技術提供更大的內存，MRAM和RRAM主要是為了滿足這個需求。

由此可以看到，MRAM和RRAM與HyperRAM的市場定位不太一樣。MRAM和RRAM主要是滿足計算機里面的main memory（主存儲）需求，用來連接cache。至于更大的數據，比如圖形、音頻，或者是一些固定且使用頻率并不高的模型參數，就被存儲在外部的mass memory中,HyperRAM就是扮演這個角色。

HyperRAM起到data buffer（數據緩沖）的作用，主要用于暫存圖像或者是音頻信息，這些信息通過UI、觸控熒幕、語音控制來展示。除此之外，部分網絡會需要buffer（緩沖）計算，包括協議之間的切換。目前，最主要還是用在移動物聯網，比如上一代的3G、2G網絡。在4G的時代， 物聯網技術已經不斷發展，例如一些早期的共享單車，或者是各種各樣的tracker（定位器），基本上都會需要一個外部存儲器來緩沖這個移動系統的協議。

當然最主要的運算仍在嵌入式SRAM里進行。但做運算時，例如人臉識別的圖像信息是先存在HyperRAM里，然后再分成小塊，把其中的特征值提取出來，放到嵌入式SRAM里面，用TinyML模型去做運算。另外，當用戶需要使用實時加解密技術時數據量變大，也需要外部存儲。

與合作伙伴的聯動

據介紹，華邦HyperRAM主要的三個特色是低功耗、低引腳數、小尺寸。華邦HyperRAM可為終端產品，尤其是物聯網產品，節省更多的空間。節省的空間包括HyperRAM的空間，PCB空間，還有SOC的引腳數空間。

256Mb HyperRAM的操作頻率為 200MHz / 250MHz；256Mb 30 球 WLCSP 產品包括兩種組合：8 個控制信號 13 個數據信號/ 16 個控制信號 22 個數據信號；適配各種 AIoT 終端產品和可穿戴產品，HyperRAM 提供包括 24BGA，WLCSP 和 KGD 等多種產品形式。

廖裕弘表示，目前HyperRAM市場有很大一部分是KGD產品，與各個芯片廠商合作，華邦HyperRAM被集成在SOC里面，應用于終端物聯網應用。

此外，HyperRAM也可以被直接應用，比如BGA封裝的HyperRAM產品逐漸應用在智能家居領域。還有一部分HyperRAM推出了WLCSP封裝。在這里，和早期的傳統DRAM，包括SDRAM和low power SDRAM相比，后兩者沒有廠商提供WLCSP封裝。但是在物聯網時代， 尤其是一些小模塊或者是可穿戴設備，對封裝類型和尺寸提出了新的需求，在考量新時代DRAM時，WLCSP封裝已經成為其中一個產品形態選擇。在WLCSP封裝方面，出于客戶在成本方面的考量，華邦利用新技術把大部分制程精簡到晶圓廠，所以WLCSP的封裝尺寸約等于裸片本身。

在2022年4月華邦電子攜手英飛凌合作，采用更高帶寬的HYPERRAM 3.0擴展現有產品組合。

HYPERRAM 3.0 在 1.8V 工作電壓下的最高運行頻率為200MHz，與 HYPERRAM 2.0 和 OCTAL xSPI RAM 相同，但數據傳輸速率提高至800MBps，是以往產品的兩倍。新一代 HYPERRAM 配備了具有 22個引腳的擴展IO HyperBus 接口。

在客戶合作方面，去年開始，華邦 64Mb HyperRAM用于 FPGA 制造商 Gowin（高云半導體）最新推出的 GoAI 2.0 機器學習平臺。與Ambiq 合作，結合華邦 HyperRAM 和 Ambiq Apollo4 的產品優勢，共同致力于為物聯網終端和可穿戴設備提供超低功耗系統解決方案。此外還有，華邦 HyperRAM 和 SpiStack(NOR+NAND) 產品能夠與瑞薩基于 Arm? 內核的 RZ/A2M 微處理器 (MPU) 搭配使用。