Śledzenie dzisiejszych nowoczesnych pamięci dla systemów wbudowanych

Utworzono: luty 18, 2022
Zaktualizowano: lipiec 1, 2024

Kiedy większość projektantów słyszy słowo „pamięć” w kontekście elektroniki, prawdopodobnie myśli o Flash lub DDR3/4. Te technologie są z pewnością popularne, ale inne, wschodzące technologie zdobywają grunt dla systemów wbudowanych o specyficznych zastosowaniach. Nawet gdy specyfikacja DDR5 jest właśnie publikowana, starsze pamięci nadal będą miały swoje miejsce w pewnych zastosowaniach wbudowanych.

Dla projektantów systemów wbudowanych dostępna jest bogata oferta opcji pamięciowych dla nowych systemów. Nowe produkty są wprowadzane na rynek w różnych typach pamięci, nawet gdy więksi dostawcy pamięci koncentrują się na większych klientach z mniejszą liczbą numerów części. Co ironiczne, niektóre z tych nowych, wschodzących produktów pamięciowych wcale nie są nowe, ponieważ starsze typy pamięci nadal mają swoją rolę do odegrania w nowych produktach.

Dopasowanie starszych i wschodzących pamięci do zastosowań

Pamięć to jeden z tych komponentów, które nie znikną, nawet jeśli na rynek trafi bardziej zaawansowany typ pamięci. Gdy większe firmy takie jak Samsung oznaczyły swoje wcześniejsze produkty DDR jako EOL i skupiły się na najnowszych i najlepszych, mniejsze firmy weszły z szerokimi portfelami produktów, które obejmują wszystko, od pamięci NAND flash po DDR2. Projektanci systemów wbudowanych nadal mogą uzyskać dostęp do tych wcześniejszych produktów, zarówno jako samodzielne układy o dużej pojemności, jak i zintegrowane z procesorami.

Nawet gdy wiodące firmy półprzewodnikowe koncentrują się na najnowszych iteracjach sprawdzonych technologii (np. DDR5, a wkrótce DDR6), eksperymentalne typy pamięci ulotnej i nieulotnej są przedmiotem intensywnych badań i komercjalizacji. Celem jest opracowanie produktów, które mogą wspierać nadchodzące technologie, takie jak AI, edge computing, samochody autonomiczne i inne urządzenia, o których możemy jeszcze nie wiedzieć. Poniższa tabela przedstawia niektóre z tych obszarów zastosowań dla starszych i nowszych pamięci do porównania.

Wschodząca pamięć dla produktów wbudowanych

Zakres zastosowań pamięci jest tak różnorodny, jak linie produktów na rynku, więc wątpliwe jest, aby którykolwiek z tych typów zastąpił DDR4 i wyższe do ogólnego użytku komputerowego. Zamiast tego, biorąc pod uwagę unikalne cechy nadchodzących typów RAM, prawdopodobnie będą one ograniczone do niektórych niszowych zastosowań w systemach wbudowanych, centrach danych, urządzeniach mobilnych, inteligentnych systemach i wielu innych obszarach. Spójrzmy na niektóre z tych wschodzących typów pamięci.

FRAM i MRAM

Te dwie technologie warto porównać, ponieważ obie są magnetyczne, ale MRAM jest zdecydowanie bardziej zaawansowany i skierowany na bardziej zaawansowane zastosowania. Prawdą jest, że na rynku dostępne są moduły nieulotne FRAM, ale ich rozwój zatrzymał się na poziomie 4-8 MB. Cykle odczytu/zapisu FRAM są również destrukcyjne z niską latencją (~50 ns), więc te moduły nie nadają się do systemów o wysokiej prędkości i dużej pojemności. Niektóre obszary zastosowań obejmują:

Adopcja MRAM jest niska, ale tylko dlatego, że nie jest ona na rynku od dawna, a fabryki wciąż inwestują w zdolności produkcyjne, aby zaspokoić przewidywane zapotrzebowanie. MRAM przechowuje każdy bit danych jako orientację magnetyczną, a zastosowanie napięcia daje urządzeniu MRAM pewne prawdopodobieństwo zmiany stanu. Jest to faktycznie przydatne w aplikacji takiej jak sieci neuronowe, gdzie losowa inicjalizacja wag mogłaby być używana dla wbudowanych systemów AI. Ta technologia może być przydatna w niskomocowych ASIC i SoC AI, szczególnie w bloku obliczeniowym AI.

ReRAM

Obecnie ReRAM o rozmiarze 40 nm osiągnął kwalifikacje techniczne do użytku w produktach konsumenckich, a ReRAM o rozmiarze 22 nm jest w produkcji ryzyka od 2019 roku. Wprowadzenie ReRAM o wysokiej gęstości do praktycznych zastosowań wymaga pokonania szeregu wyzwań technicznych i produkcyjnych, więc nie powinniśmy oczekiwać, że następna generacja laptopów będzie działać na ReRAM.

Obecnie idealne zastosowanie dla tablic pamięci ReRAM o niskiej gęstości to równoległe przetwarzanie sieci neuronowych w konwencjonalnych obliczeniach. Mając za najbliższego konkurenta Flash, ReRAM oferuje szybszy czas odczytu/zapisu i niższe zużycie energii, co czyni go użytecznym w wbudowanych systemach wymagających szybkiego dostępu do pamięci w aplikacjach o wysokich obliczeniach. Jednak ReRAM prawdopodobnie nie zastąpi NAND Flash, ponieważ ma własne trudności produkcyjne, które mogą utrzymać wysokie koszty. Bardziej zaawansowane aplikacje, takie jak analiza w czasie rzeczywistym, wymagałyby czegoś szybszego o wysokiej pojemności, takiego jak PCRAM.

PCRAM

Produkty PCRAM zostały skomercjalizowane na początku lat 2000, ale pamięć fazowa w końcu wyszła z kategorii „emerging” dzięki większemu przyjęciu przez Intel nieulotnej pamięci RAM 3D Xpoint (Intel Optane, patrz poniżej). Ta technologia jest być może najlepszym kandydatem do umożliwienia masowego przechowywania danych na poziomie nanometrów przy jednoczesnym umożliwieniu ekstremalnej integracji 3D. Jednakże, ze względu na niezwykle precyzyjne trawienie i litografię wymaganą do opracowania czegoś takiego jak Xpoint, koszty stają się zakazane w porównaniu z innymi technologiami. Mimo to, IBM dostrzega wartość w PCRAM jako blok pamięci w wbudowanych systemach AI, szczególnie jeśli może być zintegrowany na poziomie chipa.

Przewiduje się, że nowo powstające produkty pamięciowe wygenerują łączne przychody w wysokości 36 miliardów dolarów do 2030 roku, przy wzroście rozłożonym na obszary zastosowań wbudowanych. Chociaż kuszące jest myślenie o jednej z tych technologii jako o „zwycięzcy” na rynkach pamięci, każda z tych technologii ma swoje miejsce w krajobrazie wbudowanym.

Niezależnie od tego, jakiego typu moduł pamięci potrzebujesz do swojego systemu wbudowanego, możesz go znaleźć dzięki zaawansowanym funkcjom wyszukiwania i filtrowania w Octopart. Korzystając z wyszukiwarki elektroniki Octopart, masz dostęp do danych dystrybutorów i specyfikacji części, a wszystko to jest swobodnie dostępne w przyjaznym interfejsie. Zobacz naszą stronę z układami scalonymi pamięci, aby znaleźć potrzebne komponenty.

Bądź na bieżąco z naszymi najnowszymi artykułami, zapisując się na nasz newsletter.