Отслеживание современных разработок памяти для встраиваемых систем

Когда большинство дизайнеров слышат слово «память» в контексте электроники, они, вероятно, думают о Flash или DDR3/4. Эти технологии действительно популярны, но другие новые технологии пробивают себе дорогу для специализированных встроенных систем. Даже когда спецификация DDR5 только выходит на рынок, устаревшие типы памяти все еще находят свое место в определенных встроенных приложениях.

Для дизайнеров встроенных систем доступно множество вариантов памяти для новых систем. Новые продукты выпускаются по всем типам памяти, даже когда крупные производители памяти сосредотачиваются на крупных клиентах с меньшим количеством наименований. Иронично, что некоторые из этих новых продуктов памяти на самом деле не новы, поскольку старые типы памяти все еще играют свою роль в новых продуктах.

Сопоставление устаревшей и новой памяти с приложениями

Память - это один из тех компонентов, которые не исчезнут, даже если на рынок выходит более совершенный тип памяти. Пока крупные компании, такие как Samsung, объявили свои ранние продукты DDR устаревшими (EOL) и сосредоточились на последних и лучших продуктах, малые компании предложили широкие портфолио продуктов, включая все, от NAND flash до DDR2. Дизайнеры встроенных систем все еще могут получить доступ к этим ранним продуктам, будь то отдельные микросхемы большой емкости или интегрированные в процессоры.

Даже когда ведущие полупроводниковые компании сосредотачиваются на новейших итерациях проверенных технологий (например, DDR5 и скоро DDR6), экспериментальные типы волатильной и неволатильной памяти являются предметом интенсивных исследований и коммерциализации. Цель состоит в том, чтобы разработать продукты, которые могут поддерживать предстоящие технологии, такие как ИИ, edge computing, автономные автомобили и другие устройства, о которых мы можем еще не знать. В таблице ниже показаны некоторые из этих областей применения для старой и новой памяти для сравнения.

Новая память для встроенных продуктов

С учетом разнообразия приложений памяти, как и линеек продуктов на рынке, вряд ли какой-либо из этих типов заменит DDR4 и выше для общего вычисления. Вместо этого, учитывая уникальные особенности предстоящих типов RAM, они, скорее всего, будут ограничены некоторыми нишевыми приложениями во встроенных системах, центрах обработки данных, мобильных устройствах, интеллектуальных системах и многих других областях. Давайте рассмотрим некоторые из этих новых типов памяти.

FRAM и MRAM

Эти две технологии стоит сравнить, поскольку обе они магнитные, но MRAM значительно более продвинут и ориентирован на более сложные приложения. Действительно, на рынке доступны неволатильные модули FRAM, но они застопорились на уровне 4-8 МБ. Циклы чтения/записи FRAM также разрушительны с низкой задержкой (~50 нс), поэтому эти модули не применимы для систем высокой скорости и большой емкости. Некоторые области применения включают:

• Медицинские устройства

• Носимая электроника

• Массивы датчиков IoT

• Автомобильная и промышленная продукция

Принятие MRAM невелико, но только потому, что оно не так долго находится на рынке, и производители все еще инвестируют в производственные мощности, чтобы удовлетворить прогнозируемый спрос. MRAM хранит каждый бит данных как магнитную ориентацию, и приложение напряжения дает устройству MRAM некоторую вероятность изменения состояния. Это на самом деле полезно в таком приложении, как нейронные сети, где случайная инициализация веса может быть использована для встроенных систем ИИ. Эта технология может быть полезна в низкоэнергетических ИИ ASIC и SoC, особенно в блоке вычислений ИИ.

ReRAM

В настоящее время 40 нм ReRAM прошел техническую квалификацию для использования в потребительских продуктах, и 22 нм ReRAM находится в производстве на стадии риска с 2019 года. Внедрение ReRAM высокой плотности в практические приложения требует преодоления ряда технических и производственных проблем, поэтому мы не должны ожидать, что следующее поколение ноутбуков будет работать на ReRAM.

Текущее идеальное применение для массивов памяти ReRAM низкой плотности - параллельная обработка нейронных сетей в традиционных вычислениях. Учитывая, что ближайший конкурент ReRAM - Flash, ReRAM предлагает более быстрое время чтения/записи и меньшее энергопотребление, что делает его полезным во встроенных системах, требующих быстрого доступа к памяти в приложениях с высокими вычислениями. Однако ReRAM вряд ли заменит NAND Flash, поскольку имеет свои собственные производственные трудности, которые могут сохранять высокие затраты. Более продвинутые приложения, такие как аналитика в реальном времени, потребуют чего-то более быстрого с высокой емкостью, например, PCRAM.

PCRAM

Продукты на основе PCRAM коммерциализированы с начала 2000-х, но благодаря большему принятию неволатильной памяти Intel 3D Xpoint (Intel Optane, см. ниже) фазово-изменяемая память наконец вышла из категории «новинок». Эта технология, возможно, является лучшим кандидатом для обеспечения массового хранения данных на наноуровне при одновременном обеспечении экстремальной 3D интеграции. Однако из-за крайне точного травления и литографии, необходимых для разработки чего-то вроде Xpoint, затраты становятся запретительными по сравнению с другими технологиями. Тем не менее, IBM видит ценность в PCRAM как в блоке памяти встроенных систем ИИ, особенно если его можно интегрировать на уровне чипа.

Ожидается, что новые продукты памяти принесут доходы в размере 36 миллиардов долларов к 2030 году, при этом рост будет распределен по областям встроенных приложений. Хотя искушает мысль о том, что одна из этих технологий станет «победителем» на рынках памяти, каждая из этих технологий имеет свое место в ландшафте встроенных систем.

Независимо от того, какой тип модуля памяти вам нужен для вашей встроенной системы, вы можете найти его с помощью расширенного поиска и функций фильтрации на Octopart. Используя поисковую систему электроники Octopart, вы получите доступ к данным дистрибьюторов и спецификациям компонентов, и все это доступно бесплатно в удобном интерфейсе. Посмотрите нашу страницу с интегральными схемами памяти, чтобы найти необходимые компоненты.

Оставайтесь в курсе наших последних статей, подписавшись на нашу рассылку.