Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Nowe rodzaje pamięci mogą nie wyjść nigdy poza swoje nisze

ghost666 05 Lis 2020 10:50 651 2
  • Nowe rodzaje pamięci mogą nie wyjść nigdy poza swoje nisze
    Technologia ReRAM firmy Weebit.
    Wiele technologii pamięci RAM od dziesięcioleci przybywa z obietnicą wyparcia uznanych rozwiązań, takich jak DRAM czy NAND Flash. Ale czy są one w stanie realnie to zrobić? Pomimo osiągnięć w badaniach i nowych patentów dotyczących potencjalnie przełomowych technologii, DRAM i NAND Flash nadal rozwijają się.

    MRAM, ReRAM, FRAM i PCRAM są często omawiane w kontekście nowych technologii dla sektorów, takich jak motoryzacja, przemysł, Internet Rzeczy (IoT), przetwarzanie brzegowe czy węzły czujników, a nawet AI i uczenie maszynowe. Ale często technologie te zawodzą tam, gdzie ma to znaczenie: niezawodność i długowieczność. Istnieją niszowe zastosowania dla tych pamięci, ale ich możliwości nie są na tyle wybitne - starsze technologie, nadal zapewniają dobre marże zysku, nawet w mniejszych segmentach rynku. Powód? Starsze systemy często stanowią najlepsze rozwiązanie określonego problemu.

    Postępy w technologii pamięci odzwierciedlają rosnącą potrzebę w zakresie przetwarzania danych. Technologie pamięci i magazynowania są na ścieżkach równoległych, a coraz więcej obciążeń jest przetwarzanych w pamięci. Tutaj na scenę wchodzą te, dotychczas często niszowe, technologie pamięci. Chociaż niektórzy znaleźli dla nich pewien komercyjny sukces w zakresie chociażby systemów wbudowanych, to nadal nie trafiają one do szerokiej adaptacji poza tym segmentem.

    Pamięć magneto-rezystancyjna o dostępie swobodnym (MRAM) została po raz pierwszy opracowana w latach ‘80. XX wieku i promowana jako pamięć uniwersalna. W przeciwieństwie do innych technologii pamięci, MRAM przechowuje dane jako elementy magnetyczne, a nie ładunki elektryczne lub przepływy prądu. Pod względem parametrów MRAM jest podobny do SRAM ze względu na użycie wystarczającego prądu zapisu. Jednakże ogranicza to jego zdolność do konkurowania przy wyższych gęstościach z pamięcią DRAM i Flash.

    Podczas gdy pionierzy MRAM, tacy jak Everspin, odnieśli już pewne sukcesy na rynku aplikacji wbudowanych, a nawet udowodnili, że pamięć ta radzi sobie nawet w ekstremalnych środowiskach aplikacji motoryzacyjnych, MRAM pozostaje pamięcią niszową.

    Podobnie rezystancyjna pamięć o dostępie swobodnym (ReRAM) nie osiągnęła jeszcze dojrzałości jako żywotna pamięć dyskretna; nawet jego sukces na rynku rozwiązań wbudowanych był ograniczony. Adesto Technologies, niedawno przejęta przez Dialog Semiconductor, była jedną z pierwszych firm, które wprowadziły na rynek komercyjne urządzenia ReRAM. Jego atrakcyjność obejmowała niższe zużycie energii, łatwiejszą produkcję i niższe napięcia pracy w porównaniu z konwencjonalnymi technologiami Flash. ReRAM również wykazał wyższą tolerancję na promieniowanie w zastosowaniach kosmicznych i medycznych.

    Kilka firm pracowało nad technologią ReRAM w ciągu ostatnich dwóch dekad, ale wciąż napotykały wyzwania związane z integracją i niezawodnością. Podobnie jak pamięci magneto-rezystancyjne, dostawcy ReRAM poczynili pewne postępy w opracowywaniu wbudowanych pamięci ReRAM, aby finansować wysiłki rozwojowe. We współpracy z partnerem badawczym, Weebit Nano ogłosił pod koniec 2019 roku że zintensyfikuje wysiłki w celu rozwiązania problemów dyskretnych pamięci ReRAM tak by stał się on komercyjnie opłacalny. W międzyczasie kontynuowano badanie nad zastosowaniem tej pamięci w systemach neuromorficznych i AI. CEO Weebit, Coby Hanoch powiedział wcześniej, że Weebit wciąż jest start-upem, który musi generować przychody z produktów wbudowanych, aby rozwijać się na innych frontach. Atrakcyjność technologii ReRAM polega na tym, że wykorzystuje ona materiały, które można integrować w istniejących produktach.

    Inną pamięcią, która chce się rozwijać jako technologia dyskretna, jest ferroelektryczna pamięć RAM (FRAM), która wykorzystuje ferroelektryk zamiast warstwy dielektrycznej, aby uzyskać nieulotność zapisu. Podczas gdy proces produkcji jest podobny do DRAM, funkcjonalność FRAM bardziej przypomina Flash. Pamięć ta jest prawdopodobnie najbardziej udaną technologią z omawianych tutaj. Ma ona potencjał zwiększenia gęstości zapisu, a także są chętnie stosowane w systemach wbudowanych z uwagi na niskie zużycie energii.

    Cypress-Infineon oferuje swoją pamięć Excelon FRAM do zastosowań motoryzacyjnych i przemysłowych, z gęstością do 8 Mb w małych obudowach. Rodzina ta została specjalnie zaprojektowana do szybkiego, nieulotnego rejestrowania danych potrzebnych w pojazdach autonomicznych. Jest również stosowany w medycynie, w czujnikach IoT, przemyśle itp. Znacznie niższe zużycie energii, wysoka retencja danych i odporność na promieniowanie sprawiają, że FRAM doskonale nadaje się jako zamiennik EEPROM i NOR Flash. Jednym z przykładów aplikacji FRAM są wszczepione urządzenia medyczne, które muszą funkcjonować nawet przez dziesięć lat.

    Ferroelectric Memory Company (FMC) przewiduje, że pamięci masowe o większej gęstości są opłacalne. FMC bada potencjał wykorzystania tlenku hafnu, aby pomóc w tworzeniu większych tranzystorów potrzebnych w tej technologii do uzyskiwania wyższych gęstości, które można wyprodukować w sposób ekonomiczny.

    Możliwość kontrolowania kosztów podczas skalowania produkcji ma kluczowe znaczenie, jeśli pojawiające się pamięci mają stać się realną alternatywą dla pamięci DRAM i Flash, nawet jeśli są one przeznaczone tylko do zastosowań niszowych. Żadna z atrakcyjnych cech MRAM, ReRAM, FRAM czy PCRAM ostatecznie nie ma znaczenia, jeśli koszty produkcji są zbyt wysokie. Nawet 3D NAND przeszedł przez ten etap na swoim rozwoju, pomimo oczywistych zalet w korzyści do swoich planarnych odpowiedników.

    Pamięci Optane

    Pamięć ze zmianą fazy (PCRAM) w postaci 3D Xpoint, opracowana wspólnie przez Intela i Microna, mogła w końcu osiągnąć punkt krytyczny, który pozwoli jej przejść z kategorii technologii „wyłaniających się”. PCRAM ma długą historię, ale dopiero w ostatniej dekadzie wszystkie te badania zostały wprowadzone na rynek. PCRAM jest nieulotny i wykorzystuje wyjątkowe zachowanie szkła chalkogenidowego. Jak dotąd, jej jedynym prawdziwym sukcesem komercyjnym jest pamięć Optane firmy Intel. Podobnie jak 3D NAND, PCRAM ma nadal swoje problemy rozwojowe.

    Jednak 3D Xpoint okazało się bardziej opłacalne w produkcji. Co więcej, producenci chipów mogą być w stanie zbudować wokół niego produkty. Intermolecular, spółka zależna niemieckiej firmy Merck, ujawniła niedawno badania nad nową kombinacją materiałów, które mogłyby umożliwić pionową integrację pamięci nieulotnej 3D, kształtując drugą iterację technologii 3D Xpoint.

    Firma Intel oferuje obecnie Optane zarówno jako moduły DIMM, jak i SSD. Firma wydaje się być zadowolona z technologii zastępującej pamięć DRAM i Flash w wielu aplikacjach. Na przykład seria Optane Persistent Memory 200 występuje w postaci modułów DIMM, których celem jest zastąpienie dysków NAND SSD w zastosowaniach analitycznych w czasie rzeczywistym. Powodem jest szybkość: 225 razy wyższa niż dysk SSD.

    Christopher Tobias, dyrektor generalny działu Intel Optane Solutions, wskazuje, że jedną z zalet dysków SSD jest ich zdolność do obsługi losowych odczytów/zapisów. Było to istotne, gdy procesory miały tylko kilka rdzeni, a wirtualizacji dopiero się rodziła. Teraz, w obliczu istnienia wielu rdzeni, wirtualizacji i kontenerów oprogramowania działających w chmurze wyzwaniem stało się dostarczanie danych do wszystkich tych rdzeni. W miarę zbliżania się DRAM-u do limitów skalowania, Optane ma szansę na implementację, obsługując procesory

    W zakresie stosowania nowych rozwiązań pamięci wymagane są głębokie kieszenie i doświadczeni inżynierowie. Według Michaela Yanga, dyrektora ds. Pamięci w firmie badawczej Omdia, to samo dotyczy długoterminowych zobowiązań i cierpliwego kapitału. Niewiele firm poza Intelem było w stanie doprowadzić nową technologię do wprowadzenia, Optane, ma tą ścieżkę za sobą.

    Rynek nie wymienia jednak pamięci DRAM ani Flasha na nowe, jednakże używa alternatywnej pamięci tam, gdzie ma to sens. Yang wskazuje , że w podejściu firmy Intel Optane jest lekcja dla innych producentów pamięci: znalezienie dochodowego rynku dla technologii jest ważniejsze niż próba zastąpienia sprawdzonych technologii pamięć.

    Twierdzenie, że można zastąpić pamięć DRAM lub Flash nową technologią, może przynieść świetne korzyści marketingowe, ale nie jest realistyczne z technicznego punktu widzenia. Istnieje jednak potencjał biznesowy na niszowych rynkach pamięci, takich jak np. urządzenia wbudowane. DRAM i NOR Flash mogą w końcu trafić na ograniczenia skalowania. Stworzyłoby to lukę w systemach wbudowanych dla aplikacjach pamięci FRAM, MRAM czy ReRAM, gdy przejdą one wstępny okres rozwoju.

    „To nie jest ani czarne ani białe” mówi Yang. „Możesz odnieść sukces za 30 milionów dolarów. To wszystko ma różne odcienie”.

    Źródło: https://www.eetimes.com/emerging-memories-may-never-go-beyond-niche-applications/

    Fajne! Ranking DIY
    [3.12.2020, webinar] Zagadnienia pomiarowe w nowoczesnej inżynierii materiałowej. Zarejestruj się
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 napisał 10090 postów o ocenie 8356, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.
  • CSICSI
  • #3
    bobycob
    Poziom 18  
    Google płakał gdy tłumaczył
    Cytat:
    Postępy w technologii pamięci odzwierciedlają rosnącą potrzebę w zakresie przetwarzania do danych.