Die gängigste Speicherdichte
Das wichtigste Kriterium bei der Auswahl der passenden Speicher-Chips ist die Bit-Breite der DRAMs. Halbe Speicherdichte bedeutet nicht automatisch, dass der Preis um die Hälfte niedriger ist. Jeder Fall ist hier einzeln zu betrachten. In manchen Fällen lassen sich durch Verwendung von mehr Bausteinen niedriger Kapazität die Kosten senken und die Verfügbarkeit steigern. In anderen Fällen, z.B. bei vielen DDR3 Produkten, ist es sinnvoller, statt x16 organisierten ICs auf die x8 Modelle zu setzen, da diese durch ihre breite Verwendung in heutigen PCs und Laptops gut erhältlich und preiswert sind. In jedem Design ist die zukünftige Erweiterbarkeit zu berücksichtigen. Wenn auch prinzipiell davon auszugehen ist, dass Bausteine gleicher Technologie und Bit-Breite das gleiche Chip-Gehäuse und Pinning haben, so sollten trotzdem bereits beim Layout der Boards die für höhere Kapazitäten nötigen Adressleitungen der DRAMs verbunden werden. Besondere Beachtung muss auf die Gehäuse-Größen gelegt werden: Während das Pinout JEDEC-genormt ist, sind es die Außenmaße heutiger DRAMs in BGA-Gehäusen nicht. Ein Blick auf die typischen maximalen Gehäusemaße aller Hersteller und Speicherkapazitäten hilft hier, das Board-Design derart zu planen, dass auch in Zukunft DRAMs sämtlicher Hersteller verwendet werden können. Bei DDR3 sind auch Dual-Die Produkte gängig. Hier sind zwei DRAM-ICs in einem Gehäuse und damit sind Speicherdichten von bis zu 8Gbit in einem Chip möglich. Entwickler, die Boards mit solch hohen Speicherdichten benötigen, sollten ihr Layout entsprechend vorbereiten.
Flash-Speicher mit integriertem Controller?
Viele aktuelle Designs nutzen NAND-Flash. Die Wahl des passenden Speichers erfolgt aber nach einem ähnlichen Prinzip: Flexibilität im Design und ein genauer Blick auf die Anforderungen. Bei Embedded-Anwendungen können Entwickler auf Flash-Memory-ICs oder externe Flash-Speicher zurückgreifen. Oder sie verwenden Flash-ICs mit integriertem Controller. Bei Verwendung von reinen Flash-Komponenten muss die CPU diese Speicher ansteuern, bei NAND-Flash zudem noch ein Bad-Block-Management und Wear-Levelling übernehmen. Dies kostet Prozessorzeit und bedeutet mehr Programmieraufwand für den Entwickler. Die meisten NAND-Flash-Speicher werden in TSOP-Gehäusen und einer typischen Betriebsspannung von 3,3V ausgeliefert. Es gibt zwar in der Industrie die Nachfrage nach NAND in BGA-Gehäusen und/oder mit 1,8V, aber solche Bausteine werden nicht in denselben Stückzahlen wie die TSOP-3,3-V-Version hergestellt. Es besteht also die Gefahr, von einem einzigen Lieferanten abhängig zu werden, was zu Versorgungsengpässen führen kann. Externe Flash-Karten sowie eMMC-Chips besitzen integrierte Controller. Die aufwändige Verwaltung findet innerhalb des Controller-Chips statt, womit die CPU entlastet wird. Der Vorteil bei der Nutzung reiner Flash-Komponenten ist der günstige Preis und die Kompatibilitäts-Sicherheit. Sämtliche externe Flash-Karten tragen das Risiko, dass bei gleicher Artikelnummer regelmäßig Änderungen der in der Karte verwendeten Flash-Speicher, des Controllers oder der Controller-Software zu Inkompatibilitäten führen. eMMC Produkte haben diese Problematik nicht, sind aber dafür extrem schwierig lieferbar. Da es verschiedene Pinouts und Kapazitäten gibt, werden eMMC-Chips von den Herstellern nicht auf Lager produziert. Oft benötigen die Anbieter große Bestellmengen, damit sie derartige Speicher überhaupt für einen Kunden anfertigen, denn eine Chip-Produktion wird nicht für Kleinmengen gestartet. Entwickler sollten sich darüber im Klaren sein, dass es bei NAND-Flash-Speichern generell häufig zu Versionsänderungen (Shrinks) kommt, die dann oft mit etwas geänderten Spezifikationen angesteuert werden müssen. Derartige Versionsänderungen betreffen auch Flash-Karten.
Fazit
Unter dem Strich sollten Entwickler von Embedded Designs in puncto Speicher folgendes beachten: Sie sollten offen für neue Anbieter von ICs sein und nicht nur auf renommierte Hersteller setzen. Kompetente Lieferanten sollten über ein profundes Know-how verfügen und guten Support bieten. Wer Designs über die Maßen kompliziert gestaltet, riskiert Probleme mit der Verfügbarkeit von Speicherchips und treibt die Kosten in die Höhe. Wichtig ist für Entwickler zu akzeptieren, das trotz aller Vorkehrungsmaßnahmen Hersteller ihre Produktstrategien ändern. Entwickler, die diese Richtlinien bei der Wahl des Speicherbausteins berücksichtigen, sichern sich genügend Spielraum für kreative Embedded-Design-Entwürfe.
