Toshibas Embedded SRAM: Viel längere Standby-Zeit für mobile Geräte

Wenn ein Smartphone oder Tablet nicht viel zu tun hat, benötigt es trotzdem Energie. Ein Verbraucher ist SRAM, der ständig versorgt werden muss. Das geht aber viel sparsamer, meint Toshiba.

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Toshiba-Chef Masaaki Osumi mit dem Toshiba AT 200 auf der Ifa 2011 in Berlin
Toshiba-Chef Masaaki Osumi mit dem Toshiba AT 200 auf der Ifa 2011 in Berlin (Bild: Michele Tantussi/AFP/Getty Images)

Auf der Konferenz ISSCC hat Toshiba eine neue Energieversorgung für SRAM vorgestellt. Dieser statische Hauptspeicher, der als Embedded SRAM auch in den SoCs von Tablets und Smartphones verwendet wird, ist anders aufgebaut als das dynamische DRAM auf den Speichermodulen von PCs. Der Inhalt von SRAM-Zellen - und damit die Information - bleibt nur erhalten, wenn ständig eine Spannung anliegt. DRAMs erhalten ihre Daten kurze Zeit selbst und benötigen einen kleinen Stromstoß, den Refresh, damit das so bleibt.

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Unter anderem, weil SRAM nicht von Refreshzyklen abhängig ist, arbeitet der Speicher aber viel schneller als DRAM. Ein Lesen oder Schreiben ist jederzeit möglich, daher wird der Speichertyp beispielsweise auch für die Caches von Prozessoren verbaut. Als Embedded SRAM kann er zusätzlich voll unter der Kontrolle eines SoCs mit sehr kurzen und daher sparsamen Anbindungen stehen.

Diese Steuerung des Speichercontrollers hat Toshiba nun verfeinert. Abhängig von der Umgebungstemperatur wird dabei die Energieversorgung des SRAMs mit zwei neuen Komponenten reguliert. Diese Elemente sind ein "bit line power calculator" (BLPC) und ein "digitally controllable retention circuit" (DCRC). Der BLPC misst aus den Zugriffsmustern, wie viel Energie die Bitlines - ein Teil der Datenleitungen einer SRAM-Zelle - als Nächstes benötigen können. Dadurch wird der DCRC gesteuert, er regelt die letztendliche Stromversorgung, und zwar nur mit so viel Energie, wie die Zellen wirklich benötigen.

Toshiba zufolge ergeben sich so bei Raumtemperatur Einsparungen von 27 Prozent, wenn das Gerät verwendet wird, und 85 Prozent im Standby-Modus. Das bezieht sich aber nur auf den Energiebedarf des SRAMs, nicht des gesamten Geräts. Vor allem bei Verwendung mit einfachen Aufgaben wie der Datensynchronisierung oder dem Abspielen von MP3-Stücken soll die Technik aber weitere Vorteile bieten, weil das SRAM hier ständig verwendet wird. Die Prozessorkerne laufen dabei ohnehin schon mit sehr geringem Takt.

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Bei dem auf der ISSCC vorgestellten SRAM-Baustein handelt es sich um einen Prototyp. Wann die Technik serienreif ist und ob sie auch für andere Chiphersteller lizenziert wird, gab Toshiba noch nicht bekannt.

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