Verfolgung der heutigen aufkommenden Speicher für eingebettete Systeme

Wenn die meisten Designer das Wort „Speicher“ im Kontext der Elektronik hören, denken sie wahrscheinlich an Flash oder DDR3/4. Diese Technologien sind sicherlich beliebt, aber andere aufkommende Technologien machen Fortschritte für anwendungsspezifische eingebettete Systeme. Selbst während die DDR5-Spezifikation gerade veröffentlicht wird, werden ältere Speicher in bestimmten eingebetteten Anwendungen immer noch ihren Platz haben.

Für eingebettete Designer gibt es eine Fülle von Speicheroptionen für neue Systeme. Neue Produkte werden über Speichertypen hinweg veröffentlicht, selbst wenn die größeren Speicheranbieter sich auf größere Kunden mit kleineren Teilenummern konzentrieren. Ironischerweise sind einige dieser neuen aufkommenden Speicherprodukte überhaupt nicht neu, da ältere Speichertypen immer noch eine Rolle in neuen Produkten spielen.

Abgleich von Legacy- und aufkommenden Speichern mit Anwendungen

Speicher ist eine dieser Komponenten, die nicht verschwinden werden, auch wenn ein fortschrittlicherer Speichertyp auf den Markt kommt. Während größere Unternehmen wie Samsung ihre früheren DDR-Produkte als EOL gekennzeichnet und sich auf das Neueste und Beste konzentriert haben, haben kleinere Unternehmen mit breiten Produktportfolios, die alles von NAND-Flash bis DDR2 umfassen, einen Schritt nach vorne gemacht. Eingebettete Systemdesigner können immer noch auf diese früheren Produkte zugreifen, entweder als eigenständige Hochkapazitätschips oder integriert in Prozessoren.

Während führende Halbleiterunternehmen sich auf die neuesten Iterationen bewährter Technologie konzentrieren (z.B. DDR5 und bald DDR6), sind experimentelle Arten von flüchtigem und nichtflüchtigem Speicher Gegenstand intensiver Forschung und Kommerzialisierung. Das Ziel ist es, Produkte zu entwickeln, die kommende Technologien wie KI, Edge-Computing, selbstfahrende Autos und andere Geräte, die wir uns vielleicht noch nicht ausgedacht haben, unterstützen können. Die untenstehende Tabelle zeigt einige dieser Anwendungsbereiche für ältere und neuere Speicher zum Vergleich.

Aufkommender Speicher für eingebettete Produkte

Bei der Vielfalt der Speicheranwendungen, die so divers sind wie die Produktlinien auf dem Markt, ist es zweifelhaft, dass einer dieser Speicher DDR4 und höher für allgemeine Computing-Zwecke ersetzen wird. Stattdessen werden sie aufgrund der einzigartigen Merkmale der kommenden RAM-Typen wahrscheinlich auf einige Nischenanwendungen in eingebetteten Systemen, Rechenzentren, mobilen Geräten, intelligenten Systemen und vielen anderen Bereichen beschränkt sein. Schauen wir uns einige dieser aufkommenden Speichertypen an.

FRAM und MRAM

Diese beiden Technologien sind einen Vergleich wert, da sie beide magnetisch sind, aber MRAM ist deutlich fortschrittlicher und auf anspruchsvollere Anwendungen ausgerichtet. Es ist wahr, dass nichtflüchtige FRAM-Module auf dem Markt verfügbar sind, aber sie sind bei 4-8 MB ins Stocken geraten. FRAM-Lese-/Schreibzyklen sind auch destruktiv mit geringer Latenz (~50 ns), daher sind diese Module nicht für Hochgeschwindigkeits-, Hochkapazitätssysteme geeignet. Einige Anwendungsbereiche umfassen:

• Medizinische Geräte

• Wearable Electronics

• IoT-Sensorarrays

• Automobil- und Industrieprodukte

Die Akzeptanz von MRAM ist gering, aber nur, weil es noch nicht lange auf dem Markt ist und Gießereien immer noch in Produktionskapazitäten investieren, um die prognostizierte Nachfrage zu befriedigen. MRAM speichert jedes Datenbit als magnetische Orientierung, und das Anlegen einer Spannung gibt einem MRAM-Gerät eine gewisse Wahrscheinlichkeit, den Zustand zu ändern. Dies ist tatsächlich nützlich in einer Anwendung wie neuronales Netzwerken, wo zufällige Gewichtsinitialisierung für eingebettete KI-Systeme verwendet werden könnte. Diese Technologie könnte nützlich in Low-Power-KI-ASICs und SoC sein, insbesondere innerhalb des KI-Compute-Blocks.

ReRAM

Derzeit hat 40 nm ReRAM die technische Qualifikation für die Verwendung in Verbraucherprodukten erreicht, und 22 nm ReRAM ist seit 2019 in Risikoproduktion. Die Einführung von hochdichtem ReRAM in praktische Anwendungen erfordert die Überwindung einer Reihe von technischen und fertigungstechnischen Herausforderungen, daher sollten wir nicht erwarten, dass die nächste Runde von Laptops auf ReRAM läuft.

Die derzeit ideale Anwendung für Low-Density-ReRAM-Speicherarrays ist für parallele neuronale Netzwerkverarbeitung in konventioneller Computertechnik. Mit ReRAMs nächstem Konkurrenten, Flash, bietet ReRAM eine schnellere Lese-/Schreiblatenz und einen geringeren Stromverbrauch, was es nützlich in eingebetteten Systemen macht, die einen schnellen Speicherzugriff in Hochrechenanwendungen erfordern. Allerdings ist es unwahrscheinlich, dass ReRAM NAND Flash ersetzt, da es eigene Fertigungsschwierigkeiten hat, die die Kosten hoch halten könnten. Fortgeschrittenere Anwendungen wie Echtzeitanalysen würden etwas Schnelleres mit hoher Kapazität benötigen, wie PCRAM.

PCRAM

Kommerzialisierte PCRAM-Produkte gibt es seit den frühen 2000er Jahren, aber Phasenwechselspeicher hat endlich die Kategorie „emergent“ verlassen dank der größeren Akzeptanz von Intels 3D Xpoint nichtflüchtigem RAM (Intel Optane, siehe unten). Diese Technologie ist vielleicht der beste Kandidat, um massive Datenspeicherung auf Nanometerebene zu ermöglichen und gleichzeitig extreme 3D-Integration zu ermöglichen. Aufgrund der extrem präzisen Ätz- und Lithographieverfahren, die zur Entwicklung von etwas wie Xpoint erforderlich sind, werden die Kosten im Vergleich zu anderen Technologien jedoch prohibitiv. Dennoch sieht IBM den Wert in PCRAM als Speicherblock in eingebetteten KI-Systemen, insbesondere wenn es auf Chipebene integriert werden kann.

Es wird prognostiziert, dass neu aufkommende Speicherprodukte bis 2030 kombinierte Einnahmen von 36 Milliarden Dollar erzielen werden, wobei das Wachstum sich über eingebettete Anwendungsbereiche verteilt. Auch wenn es verlockend ist, eine dieser Technologien als den „Gewinner“ auf den Speichermärkten zu betrachten, hat jede dieser Technologien ihren Platz in der eingebetteten Landschaft.

Unabhängig davon, welchen Typ von Speichermodul Sie für Ihr eingebettetes System benötigen, können Sie es mit den fortgeschrittenen Such- und Filterfunktionen bei Octopart finden. Wenn Sie die Elektronik-Suchmaschine von Octopart nutzen, haben Sie Zugang zu Daten von Distributoren und Spezifikationen von Teilen, und das alles ist frei zugänglich in einer benutzerfreundlichen Schnittstelle. Werfen Sie einen Blick auf unsere Seite mit integrierten Speicherschaltkreisen, um die Komponenten zu finden, die Sie benötigen.

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