在今日，移动电话由于其可到处携带，且无任何时间使用限制之特性已经变成消费者最喜欢的装置。虽然移动电话可像7-11一样全年无休的服务人类，但根据统计、多数手机在大部分的时间都处于待机状态。一旦移动电话开机且连续未关的使用状况下，大部分时间装置都不会处于被使用之状态，反而比较可能的情景是手机会放在口袋中或只是随意放在桌子上等待我们打电话、打开应用程序如APP(如WeChat或是微博)或是观看影像。
由上所述之消费者使用习惯，我们可以观察到手机上的应用处理器(applications processor)的运算效能很大的比率是在于如何处理长期且只需低运算效能的应用环境。比较常见的使用情况是大部分时间操作系统与无线传输都只在背景上默默运作，而中间穿插几个密集如查看社交网站、打游戏等使用活动，同样的状况也可透过低功耗易失存储器支持应用处理器运算时来证明此现象，大部分时候易失存储器都处于低频率的运算状况，只有在短时间需要应用处理器需要大量运算时，易失存储器才拉高运作频率以支持应用处理器。
为易失存储器提供标准的JEDEC固态技术协会阐释了一种节省功耗的方法- 部分数组(Partial Array Self-Refresh /PASR)自我刷新机制，其可以被应用于当只需要少量资料的运算，从而避免其他闲置的易失存储器浪费功耗在储存不需要的数据。即使如此，我们还是可以发现在易失存储器中大部分被消耗的能量都是处于低频率状态，这是因为行动易失存储器花了大部分的运算时间都处于低数据运算。
图一 、虽然行动易失存储器低数据率比高数据率节省功耗，但因其占据了大部分的应用使用时间，导致整体的消耗能量统，低数据率使用的能量反而大于高数据率的能量。
根据上述的使用特性，当行动易失存储器运作在低数据率状态时，我们可观察得知藉由减少功率的消耗而得到装置可延长使用的优势。而华邦电子现已发展了一个具有提供动态延伸节省功耗的动态随机内存技术。正如本文所述，只要行动装置处于低功耗的状态中即可搭配此技术。
具有节省功耗的标准动态随机存取内存
JEDEC固态技术协会定义了许多节省功耗的功能，其中包括了自动温度补偿自我刷新机制(Automatic Temperature-Compensated Self-Refresh /ATCSR)、可规划驱动强度(configurable drive strength) 以及部分数组自我刷新机制。上述这些技术共同的特色就是可由JEDEC固态技术协会所制订在标准内的延伸模式寄存器(Extended Mode Register Set/EMRS)操作达成。部分数组自我刷新机制主要是使用在低数据率的情况.运作的方法是当应用处理器与易失存储器之间传输的数据量比较低的时候，所有需要储存的数据可以被只放在特定区域的数组(Bank)内存区块内。这样操作的好处就是过去浪费在保存不需要数据区域的能量，这部分现在可以被节省。
以一个常被使用在移动电话的256Mb 位的易失存储器为例，如果在不需要操作系统运作许多应用程序(如待机)的省电模式下，只需不断更新储存的一个区块就足够(如系统必须保持电信联机)，其它用不到的区块就不需要再浪费能量持续刷新来保持内部数据正确，当使用部分数组自我刷新机制模式时，所有内部的电源产生器也会进入省电模式以节能。
值的注意的是部分数组自我刷新机制操作必须小心的去区分哪些软件是必须持续运作的(例如操作系统)或哪些其实是不需一直都需要一直持续运作的(例如应用程序)，确保适当的分隔才可使系统安全进回到正常工作模式，而不会造成系统当机。
与上述不同的，固态技术协会标准另外定义了一种深度关闭电源模式，其可以让所有的内存数组全部关闭，所有在装置内部的电源产生器将会停止运作而且所有储存的数据将会遗失，这些设定被定义在模式寄存器(MRS)与延伸模式寄存器中(EMRS)。一但装置从深度关闭电源模式离开回到正常使用状态，完整的重新初始化程序必须被执行(如图二)，这会影响记忆体操作的延迟时间，因为重新初始化程序将会引起应用处理器和内存内部交互作用间的延迟。
图二、被定义固态技术协会标准内的动态随机内存状态机器的流程图，其显示了在装置从深度关闭电源模式离开回到正常操作状态需要重新初始化程序。
华邦电子所推出的延伸部分数组自我刷新机制
从上述的数组自我刷新机制模式是有效的，而为了更进一步省更多的电力，华邦提供了一种奠基自我刷新机制基础下，称之为深度自我刷新模式来进一步延伸省电机制，为华邦独家的创新，并无定义在JEDEC固态技术协会标准。
深度自我刷新模式以一种类似数组自我刷新机制并使用最低的刷新频率，可以选择一个区块或是多个区块来被保存数据，而不需储存的数据就可配置到不用刷新的其他区块，而深度自我刷新与部分数组自我刷新机制的差异就是在不需要储存刷新的区块的情况下，深度自我刷新可以进入深度关闭电源模式(如图三)
图三、透过深度自我刷新来省更多的电是可行的，以所有8个区块内有7个进入深度自我刷新状态为例。
这套机制将有效于减少整体的能量浪费在自我刷新模式、甚至与部分数组自我刷新机制相比都有优势，整体的比较可以参照图四。在图四当中，是以华邦出产的W948D6以在部分数组自我刷新机制所消耗的电流为例。W948D6采用46奈米制程、可以透过部分数组自我刷新机制达到最好的节能效率，即使当所有内存都在自我刷新的待机模式 (IDD6) 状态下。但如果与配备深度自我刷新机制技术的W948V6相比，我们可以知道在图上红色线的W948V6节省了将近40%的能源，与没有配备深度自我刷新机制的W948D6相比，虽然其也在部分数组自我刷新机制的状态下。
图四: 可以藉由配置深度自我刷新技术来节省更多能源的比较图
新的深度自我刷新机制是兼容于JEDEC固态技术协会标准，只需要操作独特定义的软件指令于延伸模式寄存器内即可。加入深度自我刷新机制的特色是沿袭过去的机制，而不需要另外改变硬件的设计，同时也不需要改变原来已经在标准内定义好的接脚。客户可以容易的移转原先采用的内存变更为配备深度自我刷新机制新内存(例如W948V6)，在不需变动外围电路板的设计的前提下，而只透过内存控制器下额外简单的指令即可。
上面有提到在离开深度关闭电源模式时，内存区块需要对所有内存区块执行重新初始化程序，这表示有更多额外延迟时间在从离开深度关闭电源模式回到正常操作模式，这时间会比从部分数组自我刷新机制回到正常操作模式还要长。
图五、JEDEC固态技术协会标准内加入了深度自我刷新机制的状态机器流程图
华邦推出配备深度自我刷新机制的产品规划
华邦电子规画了许多具备深度自我刷新技术的产品，除了256Mb容量已量产的W948V6KBHX系列以外，预计还有32Mb的假静态随机存取内存(Pseudo-SRAM/PSRAM)将在2018上半年送样，另外、1.8/1.2V 的DDR2 动态随机存取内存也计划在2018年下半年发表。
这些具有深度自我刷新技术的产品可以给手机制造商或是其他使用电池产品的制造商一种新的方法借着消耗比较少电量的内存来减少整个系统能量的方法，尤其是特别适合运用在需要待机跑比较慢运算的环境时，可以减少最大的功耗。
林修民 技术经理
华邦电子行动易失存储器营销处