Acompanhando as Memórias Emergentes de Hoje para Sistemas Embarcados

Criada: Fevereiro 18, 2022
Atualizada: Julho 1, 2024

Quando a maioria dos designers ouve a palavra “memória” no contexto da eletrônica, provavelmente pensam em Flash ou DDR3/4. Essas tecnologias são certamente populares, mas outras tecnologias emergentes estão ganhando espaço para sistemas embarcados específicos. Mesmo com a especificação DDR5 saindo do prelo, as memórias legadas ainda terão seu lugar em certas aplicações embarcadas.

Para os designers de sistemas embarcados, existe uma riqueza de opções de memória disponíveis para novos sistemas. Novos produtos estão sendo lançados em diversos tipos de memória, mesmo enquanto os maiores fornecedores de memória focam em clientes maiores com menor quantidade de números de peças. Ironicamente, alguns desses novos produtos de memória emergente não são novos de todo, já que tipos mais antigos de memória ainda têm um papel a desempenhar em novos produtos.

Combinando Memórias Legadas e Emergentes com Aplicações

A memória é um daqueles componentes que não vai desaparecer, mesmo que um tipo mais avançado de memória chegue ao mercado. Enquanto empresas maiores como a Samsung marcaram seus produtos DDR anteriores como EOL e focaram no mais recente e melhor, empresas menores deram um passo à frente com portfólios de produtos amplos que incluem tudo, desde NAND flash até DDR2. Designers de sistemas embarcados ainda podem acessar esses produtos anteriores, seja como chips de alta capacidade independentes ou integrados em processadores.

Mesmo enquanto as principais empresas de semicondutores focam nas novas iterações de tecnologia comprovada (por exemplo, DDR5 e em breve DDR6), tipos experimentais de memória volátil e não volátil são objeto de intensa pesquisa e comercialização. O objetivo é desenvolver produtos que possam suportar tecnologias futuras como IA, computação de borda, carros autônomos, e outros dispositivos que ainda podemos não ter concebido. A tabela abaixo mostra algumas dessas áreas de aplicação para memórias mais antigas e mais novas para comparação.

Memória Emergente para Produtos Embarcados

Com a gama de aplicações de memória sendo tão diversa quanto as linhas de produtos no mercado, é improvável que qualquer uma delas substitua DDR4 e superiores para computação de propósito geral. Em vez disso, dadas as características únicas dos próximos tipos de RAM, é provável que sejam confinadas a algumas aplicações de nicho em sistemas embarcados, centros de dados, dispositivos móveis, sistemas inteligentes e muitas outras áreas. Vamos olhar para alguns desses tipos de memória emergente.

FRAM e MRAM

Essas duas tecnologias valem a pena ser comparadas, pois ambas são magnéticas, mas MRAM é decididamente mais avançada e direcionada para aplicações mais avançadas. É verdade que módulos de FRAM não voláteis estão disponíveis no mercado, mas estão estagnados em 4-8 MB. Os ciclos de leitura/escrita de FRAM também são destrutivos com baixa latência (~50 ns), então esses módulos não são aplicáveis para sistemas de alta velocidade e alta capacidade. Algumas áreas de aplicação incluem:

A adoção de MRAM é baixa, mas apenas porque ainda não está no mercado há muito tempo e as fundições ainda estão investindo em capacidade de produção para satisfazer a demanda projetada. O MRAM armazena cada bit de dados como uma orientação magnética, e a aplicação de uma voltagem dá a um dispositivo MRAM alguma probabilidade de mudar de estado. Isso é realmente útil em uma aplicação como redes neurais, onde a inicialização de pesos aleatórios poderia ser usada para sistemas de IA embutidos. Esta tecnologia pode ser útil em ASICs de IA de baixo consumo e SoC, particularmente dentro do bloco de computação de IA.

ReRAM

Atualmente, o ReRAM de 40 nm alcançou qualificação técnica para uso em produtos de consumo, e o ReRAM de 22 nm está em produção de risco desde 2019. Trazer o ReRAM de alta densidade para aplicações práticas requer superar uma série de desafios técnicos e de fabricação, então não devemos esperar que a próxima geração de laptops funcione com ReRAM.

A aplicação ideal atual para arrays de memória ReRAM de baixa densidade é para processamento de redes neurais paralelas em computação convencional. Com o ReRAM sendo o concorrente mais próximo do Flash, o ReRAM oferece latência de leitura/escrita mais rápida e menor consumo de energia, tornando-o útil em sistemas embutidos que requerem acesso rápido à memória em aplicações de alta computação. No entanto, é improvável que o ReRAM substitua o NAND Flash, pois possui suas próprias dificuldades de fabricação que podem manter os custos altos. Aplicações mais avançadas como análises em tempo real precisariam de algo mais rápido com alta capacidade, como o PCRAM.

PCRAM

Produtos comercializados de PCRAM datam do início dos anos 2000, mas a memória de mudança de fase finalmente saiu da categoria "emergente" graças à maior adoção do RAM não volátil 3D Xpoint da Intel (Intel Optane, veja abaixo). Esta tecnologia é talvez a melhor candidata para permitir o armazenamento massivo de dados no nível nanométrico enquanto possibilita uma integração 3D extrema. No entanto, devido à necessidade de gravação e litografia extremamente precisas para desenvolver algo como o Xpoint, os custos se tornam proibitivos em comparação com outras tecnologias. Ainda assim, a IBM vê o valor no PCRAM como um bloco de memória em sistemas de IA embutidos, particularmente se puder ser integrado no nível do chip.

Produtos de memória emergentes estão projetados para produzir $36 bilhões em receitas combinadas até 2030, com crescimento distribuído por áreas de aplicação embutidas. Embora seja tentador pensar em uma dessas tecnologias como sendo um “vencedor” nos mercados de memória, cada uma dessas tecnologias tem seu lugar no cenário embutido.

Não importa que tipo de módulo de memória você precisa para o seu sistema embutido, você pode encontrá-lo com as funcionalidades avançadas de busca e filtragem no Octopart. Quando você usa o motor de busca de eletrônicos do Octopart, você terá acesso a dados de distribuidores e especificações de peças, e tudo isso é livremente acessível em uma interface amigável. Confira nossa página de circuitos integrados de memória para encontrar os componentes de que precisa.

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