Suivi des mémoires émergentes d'aujourd'hui pour les systèmes embarqués

Lorsque la plupart des concepteurs entendent le mot « mémoire » dans le contexte de l'électronique, ils pensent probablement à la Flash ou à la DDR3/4. Ces technologies sont certainement populaires, mais d'autres technologies émergentes se font une place pour des systèmes embarqués spécifiques à des applications. Même alors que la spécification DDR5 est en cours de publication, les mémoires héritées auront toujours leur place dans certaines applications embarquées.

Pour les concepteurs de systèmes embarqués, une multitude d'options de mémoire sont disponibles pour de nouveaux systèmes. De nouveaux produits sont lancés pour différents types de mémoire, même si les plus grands fournisseurs de mémoire se concentrent sur des clients plus importants avec moins de références. Ironiquement, certains de ces nouveaux produits de mémoire émergente ne sont pas du tout nouveaux puisque les anciens types de mémoire ont encore un rôle à jouer dans de nouveaux produits.

Associer mémoires héritées et émergentes aux applications

La mémoire est l'un de ces composants qui ne disparaîtra pas, même si un type de mémoire plus avancé arrive sur le marché. Alors que de grandes entreprises comme Samsung ont étiqueté leurs produits DDR antérieurs comme fin de vie (EOL) et se sont concentrées sur les dernières nouveautés, de petites entreprises ont pris le relais avec des portefeuilles de produits larges incluant tout, de la NAND flash à la DDR2. Les concepteurs de systèmes embarqués peuvent toujours accéder à ces produits antérieurs, soit en tant que puces à haute capacité autonomes, soit intégrés dans des processeurs.

Même si les principales entreprises de semi-conducteurs se concentrent sur les dernières itérations de technologies éprouvées (par exemple, DDR5 et bientôt DDR6), des types expérimentaux de mémoire volatile et non volatile font l'objet de recherches intensives et de commercialisation. L'objectif est de développer des produits pouvant soutenir les technologies à venir comme l'IA, l'informatique en périphérie, les voitures autonomes, et d'autres dispositifs que nous n'avons peut-être pas encore conçus. Le tableau ci-dessous montre certaines de ces zones d'application pour les mémoires anciennes et nouvelles à des fins de comparaison.

Mémoire émergente pour les produits embarqués

Avec la gamme d'applications de mémoire aussi diversifiée que les lignes de produits sur le marché, il est peu probable que l'une d'elles remplace la DDR4 et supérieures pour l'informatique générale. Au lieu de cela, compte tenu des caractéristiques uniques des prochains types de RAM, ils seront probablement confinés à certaines applications de niche dans les systèmes embarqués, les centres de données, les appareils mobiles, les systèmes intelligents et de nombreux autres domaines. Examinons certains de ces types de mémoire émergents.

FRAM et MRAM

Ces deux technologies valent la peine d'être comparées car elles sont toutes les deux magnétiques, mais le MRAM est nettement plus avancé et ciblé pour des applications plus avancées. Il est vrai que des modules FRAM non volatils sont disponibles sur le marché, mais ils sont bloqués à 4-8 MB. Les cycles de lecture/écriture du FRAM sont également destructifs avec une faible latence (~50 ns), donc ces modules ne sont pas applicables pour des systèmes à haute vitesse, à haute capacité. Certains domaines d'application incluent :

• Dispositifs médicaux

• Électronique portable

• Réseaux de capteurs IoT

• Produits automobiles et industriels

L'adoption de la MRAM est faible, mais seulement parce qu'elle n'est pas sur le marché depuis très longtemps et que les fonderies investissent encore dans la capacité de production pour satisfaire la demande projetée. La MRAM stocke chaque bit de données sous forme d'orientation magnétique, et l'application d'une tension donne à un dispositif MRAM une certaine probabilité de changer d'état. Cela est en fait utile dans une application comme le réseautage neuronal, où l'initialisation aléatoire des poids pourrait être utilisée pour des systèmes IA embarqués. Cette technologie peut être utile dans les ASIC et SoC IA à faible puissance, particulièrement au sein du bloc de calcul IA.

ReRAM

Actuellement, la ReRAM de 40 nm a atteint la qualification technique pour une utilisation dans les produits de consommation, et la ReRAM de 22 nm est en production à risque depuis 2019. Introduire la ReRAM haute densité dans des applications pratiques nécessite de surmonter un certain nombre de défis techniques et de fabrication, donc nous ne devrions pas nous attendre à ce que la prochaine génération d'ordinateurs portables fonctionne sur ReRAM.

L'application idéale actuelle pour les réseaux de mémoire ReRAM de faible densité est pour le traitement neuronal parallèle dans le calcul conventionnel. Avec le Flash comme principal concurrent, la ReRAM offre une latence de lecture/écriture plus rapide et une consommation d'énergie plus faible, la rendant utile dans les systèmes embarqués nécessitant un accès rapide à la mémoire dans des applications à haute capacité de calcul. Cependant, il est peu probable que la ReRAM remplace le Flash NAND car elle présente ses propres difficultés de fabrication qui peuvent maintenir les coûts élevés. Des applications plus avancées comme l'analyse en temps réel nécessiteraient quelque chose de plus rapide avec une haute capacité, comme le PCRAM.

PCRAM

Les produits PCRAM commercialisés remontent au début des années 2000, mais la mémoire à changement de phase est finalement sortie de la catégorie « émergente » grâce à une adoption plus large de la RAM non volatile 3D Xpoint d'Intel (Intel Optane, voir ci-dessous). Cette technologie est peut-être le meilleur candidat pour permettre un stockage de données massif au niveau nanométrique tout en permettant une intégration 3D extrême. Cependant, en raison de l'etching extrêmement précis et de la lithographie requise pour développer quelque chose comme Xpoint, les coûts deviennent prohibitifs par rapport à d'autres technologies. Pourtant, IBM voit la valeur dans le PCRAM comme un bloc de mémoire dans les systèmes IA embarqués, particulièrement s'il peut être intégré au niveau de la puce.

Les produits de mémoire émergents devraient générer 36 milliards de dollars de revenus combinés d'ici 2030, avec une croissance répartie sur les domaines d'application embarqués. Bien qu'il soit tentant de penser à l'une de ces technologies comme étant un « gagnant » sur les marchés de la mémoire, chacune de ces technologies a sa place dans le paysage embarqué.

Peu importe le type de module de mémoire dont vous avez besoin pour votre système embarqué, vous pouvez le trouver grâce aux fonctionnalités de recherche avancée et de filtrage sur Octopart. Lorsque vous utilisez le moteur de recherche électronique d'Octopart, vous aurez accès aux données des distributeurs et aux spécifications des pièces, et tout est librement accessible dans une interface conviviale. Jetez un œil à notre page sur les circuits intégrés de mémoire pour trouver les composants dont vous avez besoin.

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