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关注次世代嵌入式内存技术的时候到了

作者: 来源: 2018-01-29 09:27:52 阅读 我要评论

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率先引爆话题的,照样台积电。

而以成长的时程来看,次世代嵌入式内存技巧将会先应用在特定用处的SoC和MCU上,而跟着制程成熟与价格降低后,将会有更多的应用与市场。

也该是时刻了,经由十多年的沉潜,这些号称次世代内存的产品,总算是找到它们可以容身的市场,包含FRAM(铁电内存),MRAM(磁阻式随机存取内存)和RRAM(可变电阻式内存),在物联网与智能应用的推动下, 开端找到利基市场。

2017年5月,台积电技巧长孙元成初次在其技巧论坛上,揭橥了自行研发多年的eMRAM(嵌入式磁阻式随机存取内存)和eRRAM(嵌入式电阻式内存)技巧,分别预定在2018和2019年进行风险性试产, 且将采取先辈的22奈米制程。

研发这项技巧的目标很清跋扈,就是要杀青更高的效能、更低的电耗,以及更小的体积,以知足将来智能化与万物联网的全方面运算需求。 今朝包含三星与英特尔都在研发相干的产品与制程技巧。

平日,一个一般的嵌入式设计,其实用不上嵌入式内存的技巧,只须要惯例的NOR和NAND Flash内存,搭配DRAM即可。 若是对于体系的体积与运作效能有更高的需求,例如智能型手机和高阶的花费性电子,也能经由过程应用MCP(Multi Chip Package;多芯片封装)技巧,将为NOR和DRAM,或者NAND和DRAM封装在一个芯片中来杀青。


如有较高的数据储存需求,则可应用eMMC(embedded Multi Media Card)嵌入式内存规范技巧,应用MCP制程将NAND Flash与控制芯片整合在一个BGA封装里,再搭配DRAM来设计体系。

更先辈的体系,则可应用eMCP(embedded Multi Chip Package)嵌入式多芯片封装技巧,把NAND Flash与DRAM,以及NAND Flash控制芯片封装在一个芯片上,不仅进一步简化电路设计, 降低主体系包袱,同时也保存了高储存容量的可能性。

然而,跟着收集传输带宽越来越大年夜,智能应悠揭捉?生的数据运算与储存需求也水涨船高,嵌入式体系对于内存封装技巧的需求也平步青云,并寻求效能更好的内存解决筹划。 此时,新一代的嵌入式内存技巧与次世代非挥发性内存的结合就成了最佳解决筹划。

物联网与AI推升次世代内存需求

微型化,固然是物联网装配的一个重要设计需求,但低功耗与高耐费用也是必须推敲的两大年夜关键,尤其是物联网设备一旦完成安装,运行时光可能长达数年,特别是工业和公共设备的范畴上。

另一方面,跟着人工智能的成长,智能化的需求开端涌如今各个产品应用上,包含汽车、医疗与金融业,对运算效能的需求也倍速增长,是以家当也开端寻求可以或许匹配高速运算,同时知足低功耗与耐用需求的内存解决筹划。 此时,人们又把眼光移到昔时被萧条的次世代非挥发性内藏身安身上。

相对于今朝主流的NOR与NAND Flash内存,这些号称次世代内存几乎在所有方面完胜它的竞争者,不仅具备更好的读写速度,更低的电耗,同时异常耐用,可以或许遭受在汽车和工业的情况,独一的缺点,就是成本。

也因为成本的缘故,这些次世代内存并没有大年夜量临盆的市场空间,因为如不雅只安闲量价格来看这些次世代内存今朝仍没有大年夜量商用的价值,也完全无法跟主流的闪存竞争。 不过如不雅针对特定应用,或者是嵌入式内存等级的设计,那么这些次世代内存可说是明日之星。

今朝市场上可以或许供给次世代内存产品的颐魅者并不多,重要的有富士通(Fujitsu)和赛普拉斯半导体(Cypress)供给FRAM产品,采取串行(I2C和SPI)和并列接口的解决筹划,已量产的容量大年夜4Kb至4Mb。

在MRAM方面,则有美商Everspin Technologies和Spin Transfer Technologies (STT),个中Everspin是今朝市场上独一一家供给商用MRAM产品的颐魅者, 供给的芯片容量大年夜128Kb到16Mb,而重要的应用范畴则集中在工业、航天、车用、能源竽暌闺物联网。

至于RRAM,则被业界认为最有机会成为主流次世代内存的技巧,同时也是今朝投入研发厂商最多的技巧。 包含Adesto Technologies、Crossbar、三星半导体(Samsung semiconductor)、美光(Micron)、海力士(Hynix)和英特尔都拥有临盆RRAM技巧。


但值得留意的是,固然投入的颐魅者浩瀚,但个中仅有Adesto Technologies和Crossbar具有贸易量产的才能,尤其是Crossbar已与中国的中芯国际合作,正积极拓展中国市场, 而供给的储存容量大年夜128Kb到16Mb。

在台湾,工研院也成功研发出RRAM的临盆技巧,并已在院内的8吋晶圆试产,将来将会与台湾的内存颐魅者合作,导入12吋晶圆的制程寻求量产的机会。

更具杀伤力的嵌入式内存技巧

自力式(standalong)的次世代内存已可大年夜幅晋升体系的效能,但采取直接在SoC芯片中嵌入的设计,则可将效能再往上晋升一个等级。 是以,嵌入式内存技巧所带来最直接的结不雅,就是效能与体积。

因为嵌入式内存制程是在晶圆层级中,由晶圆代工厂把逻辑IC与内存芯片整猴在同一颗芯片中。 如许的设计不仅可以杀青最佳的传输机能,同时也缩小了芯片的体积,经由过程一个芯片就杀青了运算与储存的功能,而这对于物联网装配经常须要数据运算与数据储存来说,异常有吸引力。

以台积电为例,他们的重要市场就是锁定物联网、高机能运算与汽车电子等。

不过,今朝主流的闪存因为采电荷储存为其数据写入的基本,是以其耐费用与靠得住度在20nm以下,就会出现大年夜幅的阑珊,是以就不合实用在先辈制程的SoC设计里。 固然可以经由过程软件纠错和算法校订,但这些技巧在嵌入式体系架构中转换并不轻易。 所以构造更合适微缩的次世代内存就成为先辈SoC设计的主流。


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