Theo dõi Bộ nhớ Nổi bật Hiện nay cho Hệ thống Nhúng

Created: Tháng Hai 18, 2022
Updated: Tháng Bảy 1, 2024

Khi hầu hết các nhà thiết kế nghe từ “bộ nhớ” trong bối cảnh điện tử, họ có thể nghĩ đến Flash hoặc DDR3/4. Những công nghệ này quả thực rất phổ biến, nhưng các công nghệ mới nổi khác đang dần chiếm lĩnh thị trường cho các hệ thống nhúng cụ thể. Ngay cả khi thông số kỹ thuật DDR5 đang được phát hành, bộ nhớ cũ vẫn sẽ có chỗ đứng của mình trong một số ứng dụng nhúng cụ thể.

Đối với các nhà thiết kế nhúng, có một lượng lớn các tùy chọn bộ nhớ sẵn có cho các hệ thống mới. Các sản phẩm mới đang được phát hành trên các loại bộ nhớ, ngay cả khi các nhà cung cấp bộ nhớ lớn tập trung vào khách hàng lớn hơn với số lượng mã hàng nhỏ hơn. Một cách trớ trêu, một số sản phẩm bộ nhớ mới nổi này thực sự không mới mẻ chút nào vì các loại bộ nhớ cũ vẫn đóng vai trò trong các sản phẩm mới.

Phù hợp Bộ Nhớ Cũ và Mới Nổi với Ứng Dụng

Bộ nhớ là một trong những thành phần sẽ không biến mất, ngay cả khi một loại bộ nhớ tiên tiến hơn xuất hiện trên thị trường. Khi các công ty lớn như Samsung đã đánh dấu các sản phẩm DDR trước đây của họ là EOL và tập trung vào những cái mới nhất và tốt nhất, các công ty nhỏ hơn đã bước lên với danh mục sản phẩm rộng lớn bao gồm mọi thứ từ NAND flash đến DDR2. Các nhà thiết kế hệ thống nhúng vẫn có thể tiếp cận những sản phẩm trước đây này, dù là dưới dạng chip dung lượng cao độc lập hoặc tích hợp vào bộ xử lý.

Ngay cả khi các công ty bán dẫn hàng đầu tập trung vào các phiên bản mới nhất của công nghệ đã được chứng minh (ví dụ, DDR5 và sớm thôi là DDR6), các loại bộ nhớ không ổn định và ổn định mới đang là đề tài của nghiên cứu sâu rộng và thương mại hóa. Mục tiêu là phát triển các sản phẩm có thể hỗ trợ các công nghệ sắp tới như AI, tính toán biên, xe tự lái, và các thiết bị khác mà chúng ta có thể chưa hình dung được. Bảng dưới đây cho thấy một số lĩnh vực ứng dụng cho bộ nhớ cũ và mới để so sánh.

Bộ Nhớ Mới Nổi cho Sản Phẩm Nhúng

Với phạm vi ứng dụng của bộ nhớ đa dạng như các dòng sản phẩm trên thị trường, thật khó để một trong số này sẽ thay thế DDR4 và cao hơn cho máy tính mục đích chung. Thay vào đó, với những đặc điểm độc đáo của các loại RAM sắp tới, chúng có khả năng sẽ được giới hạn trong một số ứng dụng cụ thể trong hệ thống nhúng, trung tâm dữ liệu, thiết bị di động, hệ thống thông minh, và nhiều lĩnh vực khác. Hãy xem xét một số loại bộ nhớ mới nổi này.

FRAM và MRAM

Hai công nghệ này đáng được so sánh vì chúng đều dựa trên từ tính, nhưng MRAM được coi là tiên tiến hơn và nhắm đến các ứng dụng tiên tiến hơn. Thật vậy, các mô-đun FRAM không ổn định có sẵn trên thị trường, nhưng chúng bị giới hạn ở 4-8 MB. Chu kỳ đọc/ghi của FRAM cũng gây hại với độ trễ thấp (~50 ns), vì vậy các mô-đun này không phù hợp cho các hệ thống tốc độ cao, dung lượng lớn. Một số lĩnh vực ứng dụng bao gồm:

Sự chấp nhận MRAM còn thấp, nhưng chỉ vì nó chưa có mặt trên thị trường lâu và các nhà máy đang tiếp tục đầu tư vào công suất sản xuất để đáp ứng nhu cầu dự kiến. MRAM lưu trữ từng bit dữ liệu dưới dạng định hướng từ tính, và việc áp dụng một điện áp sẽ cho thiết bị MRAM một khả năng thay đổi trạng thái. Điều này thực sự hữu ích trong một ứng dụng như mạng nơ-ron, nơi khởi tạo trọng số ngẫu nhiên có thể được sử dụng cho các hệ thống AI nhúng. Công nghệ này có thể hữu ích trong các ASIC AI tiêu thụ điện năng thấp và SoC, đặc biệt là trong khối tính toán AI.

ReRAM

Hiện tại, ReRAM 40 nm đã đạt được chứng nhận kỹ thuật để sử dụng trong sản phẩm tiêu dùng, và ReRAM 22 nm đã được sản xuất rủi ro từ năm 2019. Việc đưa ReRAM có mật độ cao vào ứng dụng thực tế đòi hỏi phải vượt qua một số thách thức kỹ thuật và sản xuất, vì vậy chúng ta không nên mong đợi lần ra mắt laptop tiếp theo sẽ chạy trên ReRAM.

Ứng dụng lý tưởng hiện tại cho mảng bộ nhớ ReRAM có mật độ thấp là cho xử lý mạng nơ-ron song song trong tính toán thông thường. Với đối thủ gần nhất của ReRAM là Flash, ReRAM cung cấp độ trễ đọc/ghi nhanh hơn và tiêu thụ điện năng thấp hơn, làm cho nó hữu ích trong các hệ thống nhúng đòi hỏi truy cập bộ nhớ nhanh trong các ứng dụng tính toán cao. Tuy nhiên, ReRAM có khả năng sẽ không thay thế NAND Flash vì nó có những khó khăn sản xuất riêng có thể giữ cho chi phí cao. Các ứng dụng tiên tiến hơn như phân tích thời gian thực sẽ cần một cái gì đó nhanh hơn với dung lượng cao, như PCRAM.

PCRAM

Sản phẩm PCRAM thương mại hóa có từ đầu những năm 2000, nhưng bộ nhớ chuyển pha cuối cùng đã thoát khỏi danh mục “mới nổi” nhờ sự chấp nhận rộng rãi của RAM không biến mất 3D Xpoint của Intel (Intel Optane, xem bên dưới). Công nghệ này có lẽ là ứng cử viên tốt nhất để kích hoạt lưu trữ dữ liệu lớn ở cấp độ nanomet cũng như kích hoạt tích hợp 3D cực đoan. Tuy nhiên, do yêu cầu khắt khe về khắc và quang học chính xác để phát triển một cái gì đó như Xpoint, chi phí trở nên cấm đoán so với các công nghệ khác. Dẫu vậy, IBM nhìn thấy giá trị trong PCRAM như một khối bộ nhớ trong hệ thống AI nhúng, đặc biệt nếu nó có thể được tích hợp ở cấp độ chip.

Các sản phẩm bộ nhớ mới nổi dự kiến sẽ tạo ra doanh thu kết hợp 36 tỷ đô la vào năm 2030, với sự tăng trưởng được phân bổ trên các lĩnh vực ứng dụng nhúng. Mặc dù có thể nghĩ rằng một trong những công nghệ này sẽ là "người chiến thắng" trên thị trường bộ nhớ, mỗi công nghệ này đều có vị trí của mình trong cảnh quan nhúng.

Dù bạn cần loại mô-đun bộ nhớ nào cho hệ thống nhúng của mình, bạn có thể tìm thấy nó với các tính năng tìm kiếm và lọc nâng cao trên Octopart. Khi bạn sử dụng công cụ tìm kiếm điện tử của Octopart, bạn sẽ có quyền truy cập vào dữ liệu của nhà phân phối và thông số kỹ thuật của bộ phận, và tất cả đều dễ dàng truy cập trong một giao diện thân thiện với người dùng. Hãy xem trang mạch tích hợp bộ nhớ của chúng tôi để tìm các linh kiện bạn cần.

Hãy cập nhật với các bài viết mới nhất của chúng tôi bằng cách đăng ký nhận bản tin của chúng tôi.