Ειδήσεις

HOREXS είναι ένα από το διάσημο manfuacturer PCB υποστρωμάτων ολοκληρωμένου κυκλώματος στην ΚΊΝΑ, σχεδόν του PCB χρησιμοποιεί για τη συσκευασία ολοκληρωμένου κυκλώματος/εξετάζει, συνέλευση ολοκληρωμένου κυκλώματος.

Διάφοροι τύποι μνήμης επόμενης γενιάς επάνω μετά από τα έτη της Ε&Α, αλλά υπάρχουν νέες μνήμες ακόμη μερικά καθ'οδόν ερευνητική.

Σήμερα, διάφορες μνήμες επόμενης γενιάς, όπως MRAM, η αλλαίδα φάσης μνήμη (PCM) και ReRAM, στέλνουν σε κάποιο βαθμό. Μερικές από τις επόμενες νέες μνήμες είναι επεκτάσεις αυτών των τεχνολογιών. Άλλοι είναι βασισμένοι στις εξ ολοκλήρου νέες τεχνολογίες ή περιλαμβάνουν τις αρχιτεκτονικές αλλαγές, όπως ο κοντινός ή υπολογισμός -μνήμης, οι οποίες φέρνουν τους στόχους επεξεργασίας κοντά ή μέσα της μνήμης. Η ώθηση οποιωνδήποτε από τους από την Ε&Α περιλαμβάνει την υπερνίκηση διάφορων τεχνικών και επιχειρησιακών εμποδίων, και είναι απίθανο ότι όλοι τους θα πετύχουν. Αλλά μερικοί είναι ιδιαίτερα ελπιδοφόροι και απευθυνόμενοι ενδεχομένως για να αντικαταστήσουν το σημερινά DRAM, το NAND και SRAM.

Μεταξύ της επόμενης νέας μνήμης οι τύποι είναι:

FeFET ή FeRAM: Μια σιδηροηλεκτρική μνήμη επόμενης γενιάς.

RAM Nanotube: Στην Ε&Α για χρόνια, nanotube το RAM στοχεύει για να μετατοπίσει το DRAM. Άλλοι αναπτύσσουν τον άνθρακα nanotubes και τις μνήμες επόμενης γενιάς στην ίδια συσκευή.

Αλλαίδα φάσης μνήμη: Μετά από να στείλει τις πρώτες συσκευές PCM, η Intel είναι προετοιμασία μια νέα έκδοση. Άλλοι μπορούν να μπούν στην αγορά PCM.

ReRAM: Οι μελλοντικές εκδόσεις τοποθετούνται για το AI apps.

Spin-orbit ροπή MRAM (μέθυσος-MRAM): Μια επόμενη γενιά MRAM που στοχεύει για να αντικαταστήσει SRAM.

Υπάρχουν πρόσθετες προσπάθειες ωθώντας στην κάθετη κατεύθυνση. Παραδείγματος χάριν, μερικοί αναπτύσσουν τρισδιάστατο SRAM, το οποίο συσσωρεύει SRAM στη λογική ως πιθανή αντικατάσταση για επίπεδο SRAM.

Ενώ μερικοί νέοι τύποι μνήμης στέλνουν τελικά, η κριτική επιτροπή είναι ακόμα έξω τι έρχεται έπειτα. «Αρχίζουμε να βλέπουμε αυτές τις ανάδυση ή μνήμες επόμενος-GEN κερδίζοντας τελικά περισσότερη έλξη, αλλά είναι ακόμα στα αρχικά στάδια ανάπτυξης,» ο εν λόγω Alex Yoon, ανώτερος τεχνικός διευθυντής στην έρευνα Lam. «Ο ΜΕΘΥΣΟΣ και FeRAM είναι ελπιδοφόροι. Εντούτοις, εάν απαιτείται ή όχι περισσότερο θα καθοριστεί από τα οικονομικά.»

Οι τρέχουσες και μελλοντικές μνήμες επόμενος-GEN αντιμετωπίζουν άλλες προκλήσεις. «Υπάρχει μια έκρηξη των νέων τύπων μνήμης με τα νέα υλικά, τις έννοιες αποθήκευσης, και την τεχνολογία υλικών,» ο εν λόγω Scott Hoover, κύριος σύμβουλος παραγωγής σε KLA. «Αυτό παρουσιάζει τις σημαντικές προκλήσεις στις περιοχές για τον υλικό και δομικό χαρακτηρισμό. Είναι πολύ δυνατό ότι ο ρυθμός της προόδου τεχνολογίας και της θεμελιώδους κατανόησης θα είναι περιορισμένος από τη δυνατότητά μας να χαρακτηρίσουμε, να μετρήσουμε, να ελέγξουμε και να βελτιώσουμε τα μοναδικές υλικά και τις δομές.»

Όλοι που λέονται τοπίο, οι τρέχουσες και μελλοντικές μνήμες επόμενος-GEN μπορούν να βρούν μια θέση, αλλά δεν θα εξουσιάσουν το. Η «αναδυόμενη μνήμη δεν αναμένεται για να εμποδίσει σημαντικά στις αγορές NAND ύπαρξης ή DRAM κατά τη διάρκεια των επόμενων 5-10 ετών ως αυτόνομα προϊόντα,» Hoover εν λόγω.

Αντικατάσταση SRAM

Τα σημερινά συστήματα ενσωματώνουν τους επεξεργαστές, γραφική παράσταση, καθώς επίσης και μνήμη και αποθήκευση, συχνά καλούμενες η ιεραρχία μνήμης/αποθήκευσης. Στην πρώτη σειρά της σημερινής ιεραρχίας, SRAM είναι ενσωματωμένο στον επεξεργαστή για τη γρήγορη πρόσβαση στοιχείων. Το DRAM, η επόμενη σειρά, είναι χωριστό και χρησιμοποιημένο για την κύρια μνήμη. Οι μονάδες δίσκου και οι NAND-βασισμένες κινήσεις στερεάς κατάστασης αποθήκευσης (SSDs) χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση.

Σύκο 1: Οι αναδυόμενες μνήμες για τα κυρίαρχα στοιχεία και υπολογίζουν την πηγή: Εφαρμοσμένα υλικά

Το DRAM και το NAND αγωνίζονται να συμβαδίσουν με τις απαιτήσεις εύρους ζώνης ή/και δύναμης στα συστήματα. Το DRAM είναι φτηνό, αλλά καταναλώνει την ενέργεια. Το DRAM είναι επίσης πτητικό, σημαίνοντας χάνει τα στοιχεία όταν αποκλείεται η δύναμη στα συστήματα. Το NAND, εν τω μεταξύ, είναι φτηνό και μη-πτητικός-διατηρεί τα στοιχεία όταν διακόπτεται το σύστημα. Αλλά το NAND και οι μονάδες δίσκου είναι αργά.

Τόσο για χρόνια, η βιομηχανία έχει ψάξει για μια «καθολική μνήμη» που έχει τις ίδιες ιδιότητες με το DRAM και τη λάμψη και θα μπορούσε να τις αντικαταστήσει. Οι υποψήφιοι είναι MRAM, PCM και ReRAM. Οι νέες μνήμες κάνουν μερικές τολμηρές αξιώσεις. Παραδείγματος χάριν, stt-MRAM χαρακτηρίζει την ταχύτητα SRAM και τη μη-αστάθεια της λάμψης με την απεριόριστη αντοχή. Έναντι του NAND, ReRAM είναι γρηγορότερο και κομμάτι-μεταβλητό. Και ούτω καθεξής.

Σήμερα, εν τούτοις, η βιομηχανία ψάχνει ακόμα μια καθολική μνήμη. «Για τους υπεύθυνους για την ανάπτυξη τεχνολογίας, έχουμε φανταστεί ότι μια ημέρα, κάποιος τύπος καθολικής μνήμης ή μνήμης δολοφόνων θα είναι σε θέση να αντικαταστήσει SRAM, το DRAM και τη λάμψη συγχρόνως,» ο εν λόγω Δαβίδ Hideo Uriu, διευθυντής μάρκετινγκ προϊόντος σε UMC. Οι «μνήμες επόμενης γενιάς δεν είναι ακόμα ικανές να αντικαταστήσουν οποιων δήποτε από τις παραδοσιακές μνήμες, αλλά μπορούν να συνδυάσουν τις παραδοσιακές δυνάμεις των μνημών για να εκπληρώσουν την απαίτηση για τις αγορές θέσεων.»

Για κάποιο διάστημα, MRAM, το PCM και ReRAM έχουν στείλει, συνήθως για τις αγορές θέσεων. Έτσι το DRAM, το NAND και SRAM παραμένουν οι επικρατούσες μνήμες.

Αλλά στην Ε&Α, η βιομηχανία εργάζεται σε διάφορες νέες τεχνολογίες, συμπεριλαμβανομένης μιας πιθανής αντικατάστασης SRAM. Γενικά, οι επεξεργαστές ενσωματώνουν μια ΚΜΕ, SRAM και ποικίλες άλλες λειτουργίες. SRAM αποθηκεύει τις οδηγίες που απαιτούνται γρήγορα από τον επεξεργαστή. Αυτό καλείται το επίπεδο 1 μνήμη κρύπτης. Σε λειτουργία, ο επεξεργαστής θα ζητήσει τις οδηγίες από την κρύπτη L1, αλλά η ΚΜΕ θα τις χάσει μερικές φορές. Έτσι οι επεξεργαστές ενσωματώνουν επίσης δευτερευόντως και third-level κρύπτης μνήμη, αποκαλούμενη κρύπτη 2 και 3 επίπεδα.

Η sram-βασισμένη κρύπτη L1 είναι γρήγορη. Οι λανθάνουσες καταστάσεις είναι ένα λιγότερο από νανοδευτερόλεπτο. Αλλά SRAM καταλαμβάνει επίσης πάρα πολύ διάστημα στο τσιπ. «SRAM αντιμετωπίζει τις προκλήσεις από την άποψη του μεγέθους κυττάρων. Δεδομένου ότι ξελεπιάζετε και πηγαίνετε σε 7nm, τα μεγέθη κυττάρων είναι 500F2,» εν λόγω Mahendra Pakala, διευθυντής της ομάδας μνήμης στα εφαρμοσμένα υλικά.

Για χρόνια, η βιομηχανία έχει κοιτάξει για να αντικαταστήσει SRAM. Έχουν υπάρξει διάφοροι πιθανοί υποψήφιοι κατά τη διάρκεια των ετών. Ένας από εκείνους περιλαμβάνει τη ροπή MRAM περιστροφή-μεταφοράς (stt-MRAM). Stt-MRAM χαρακτηρίζει την ταχύτητα SRAM και τη μη-αστάθεια της λάμψης με την απεριόριστη αντοχή.

Stt-MRAM είναι μια αρχιτεκτονική ένας-κρυσταλλολυχνιών με ένα μαγνητικό κύτταρο μνήμης συνδέσεων σηράγγων (MTJ). Χρησιμοποιεί το μαγνητισμό της περιστροφής ηλεκτρονίων για να παρέχει τις αμετάβλητες ιδιότητες στα τσιπ. Γράψτε και διαβάστε ότι οι λειτουργίες μοιράζονται την ίδια παράλληλη πορεία στο κύτταρο MTJ.

Το Everspin ήδη στέλνει τις συσκευές 1$ος-MRAM για SSDs. Επιπλέον, διάφορα chipmakers εστιάζουν σε ενσωματωμένο stt-MRAM, το οποίο είναι χωρισμένο σε δύο μια αγορά-ενσωματωμένες αντικατάσταση και μια κρύπτη λάμψης.

Για αυτό, stt-MRAM συνδέει επάνω για να αντικαταστήσει ενσωματωμένος ΟΎΤΕ λάμψη στα τσιπ. Επιπλέον, stt-MRAM στοχεύει για να μετατοπίσει SRAM, τουλάχιστον για την κρύπτη L3. «Stt-MRAM εξελίσσεται για την πυκνότερη ενσωμάτωση σε SoCs, όπου το μικρότερο μέγεθος κυττάρων, οι χαμηλότερες εφεδρικές απαιτήσεις δύναμης, και η μη-αστάθειά του προσφέρουν μια αναγκάζοντας πρόταση αξίας ενάντια στο πολύ μεγαλύτερο και πτητικό SRAM που χρησιμοποιείται ως κοινή επί του σκάφους μνήμη και τελευταίος-ισόπεδη κρύπτη,» ο εν λόγω Javier Banos, Διευθυντής μάρκετινγκ για την προηγμένη απόθεση και χαράζουν σε Veeco.

Αλλά stt-MRAM δεν είναι αρκετά γρήγορα να αντικαταστήσει SRAM για την κρύπτη L1 ή/και L2. Υπάρχουν μερικά ζητήματα αξιοπιστίας επίσης. «Πιστεύουμε για stt-MRAM, οι χρόνοι πρόσβασης θα διαποτίσουν γύρω από 5ns σε 10ns,» εφαρμοσμένο Pakala εν λόγω. «Όταν πηγαίνετε κρύπτη L1 και L2, πιστεύουμε ότι πρέπει να πάτε σε μέθυσος-MRAM.»

Ακόμα στην Ε&Α, μέθυσος-MRAM μοιάζει με stt-MRAM. Η διαφορά είναι ότι μέθυσος-MRAM ενσωματώνει ένα στρώμα ΜΈΘΥΣΩΝ κάτω από τη συσκευή. Προκαλεί τη μετατροπή του στρώματος με την έγχυση ενός ρεύματος -αεροπλάνων σε ένα παρακείμενο στρώμα ΜΕΘΥΣΩΝ, σύμφωνα με Imec.

«Όταν μεταστρέφετε stt-MRAM, πρέπει να ωθήσετε το ρεύμα μέσω του MTJ,» ο εν λόγω Arnaud Furnemont, διευθυντής μνήμης σε Imec. «Σε μέθυσος-MRAM που έχετε δύο πορείες, ένας για γράφει και μια για διαβασμένη. Διαβασμένη είναι όπως STT. Διαβάζετε μέσω του MTJ. Γράψτε δεν είναι μέσω του MTJ. Αυτό είναι ένα μεγάλο όφελος επειδή έπειτα μπορείτε να ανακυκλώσετε τη συσκευή και να την βελτιστοποιήσετε για να έχετε τους πιό μακροχρόνιους χρόνους ζωής. Το δεύτερο μεγάλο πλεονέκτημα είναι η ταχύτητα.»

Σήμερα, το μεγαλύτερο πρόβλημα με μέθυσος-MRAM είναι ότι μεταστρέφει μόνο για 50% του χρόνου αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο είναι ακόμα στην Ε&Α «έναντι SRAM, μέθυσος-MRAM μπορεί να έχει τα πιθανά πλεονεκτήματα όπως η μεγαλύτερη πυκνότητα και η πιό μικρή κατανάλωση ισχύος λόγω της μη-αστάθειάς του,» Uriu UMC εν λόγω. «Μέθυσος-MRAM πρέπει να εφαρμοστεί στις οικονομικώς αποδοτικές εφαρμογές με τους πρόθυμους πελάτες.»

Για να εξετάσει το πρόβλημα, Imec έχει αναπτύξει μια «τομέας-ελεύθερη μετατροπή» μέθυσος-MRAM. Το Imec ενσωματώνει ένα ferromagnet στο hardmask, το οποίο διαμορφώνει τη διαδρομή ΜΕΘΥΣΩΝ. Αυτό επιτρέπει τη γρήγορη μετατροπή στη μικρή δύναμη.

Μέθυσος-MRAM δεν είναι έτοιμο ακόμα. Στην πραγματικότητα, θα διαρκέσει δύο ή περισσότερα έτη προτού να καθορίσει η βιομηχανία εάν είναι βιώσιμη.

Εν τω μεταξύ, στην Ε&Α, η εργασία είναι εν εξελίξει σε άλλες πιθανές αντικαταστάσεις SRAM, δηλαδή τρισδιάστατο SRAM. Σε τρισδιάστατο SRAM, οι κύβοι SRAM συσσωρεύονται στον επεξεργαστή και συνδέονται χρησιμοποιώντας τα vias μέσω-πυριτίου (TSVs).

τρισδιάστατο SRAM κονταίνει την απόσταση διασύνδεσης μεταξύ του επεξεργαστή και του SRAM. Ο χρόνος θα πει εάν τρισδιάστατο SRAM είναι μια βιώσιμη προσέγγιση.

Υποψήφιοι DRAM

Όπως SRAM, η βιομηχανία για χρόνια έχει προσπαθήσει να αντικαταστήσει το DRAM. Σε σημερινό υπολογίστε τις αρχιτεκτονικές, κινήσεις στοιχείων μεταξύ ενός επεξεργαστή και ενός DRAM. Αλλά κατά περιόδους αυτή η ανταλλαγή προκαλεί τη λανθάνουσα κατάσταση και την αυξανόμενη κατανάλωση ισχύος, η οποία καλείται μερικές φορές τοίχο μνήμης.

Το DRAM έχει εμπέσει πίσω στις απαιτήσεις εύρους ζώνης. Συν, το ξελέπιασμα DRAM επιβραδύνει στο σημερινό κόμβο 1xnm.

«Οι αιτήσεις μας απαιτούν πολλή μνήμη. Αυτό το πρόβλημα έχει γίνει χειρότερο με τις εφαρμογές εκμάθησης μηχανών. Απαιτούν πολλή μνήμη,» εν λόγω Subhasish Mitra, καθηγητής της ηλεκτρικής εφαρμοσμένης μηχανικής και της πληροφορικής στο Πανεπιστήμιο του Stanford. «Εάν θα μπορούσατε να βάλετε όλη τη μνήμη σε ένα τσιπ, η ζωή θα ήταν μεγάλη. Δεν θα έπρεπε να πάτε από το τσιπ στο DRAM και να ξοδεψετε πολλούς ενέργεια και χρόνο προσπαθώντας να έχετε πρόσβαση στη μνήμη. Έτσι πρέπει να κάνουμε κάτι για το.»

Υπάρχουν διάφορες επιλογές εδώ-που κολλούν με το DRAM, που αντικαθιστούν το DRAM, που συσσωρεύουν το DRAM στις υψηλές ενότητες μνήμης εύρους ζώνης, ή που κινούνται προς μια νέα αρχιτεκτονική.

Οι καλές ειδήσεις είναι ότι το DRAM δεν στέκεται ακόμα, και η βιομηχανία μεταναστεύει από τα σημερινά πρότυπα διεπαφών DDR4 στην τεχνολογία επόμενης γενιάς DDR5. Παραδείγματος χάριν, η Samsung εισήγαγε πρόσφατα μια κινητή DRAM συσκευή 12Gb LPDDR5. Σε ένα ποσοστό στοιχείων του 5,500Mb/s, η συσκευή είναι 1,3 φορές γρηγορότερα από τα τσιπ LPDDR4.

Σύντομα, εν τούτοις, OEMs θα έχει άλλες επιλογές μνήμης εκτός από DDR5 DRAM. Μια ομάδα εργασίας μέσα σε JEDEC (jc-42,4) αναπτύσσει μια νέα προδιαγραφή DDR5 NVRAM που τελικά θα επιτρέψει σε OEMs για να ρίξει τις διάφορες νέες συσκευές μνήμης σε μια υποδοχή DDR5 χωρίς τροποποίηση. «Η προδιαγραφή NVRAM καλύπτει τη μνήμη άνθρακα nanotube, την αλλαίδα φάσης μνήμη, το ανθεκτικό RAM και θεωρητικά το μαγνητικό RAM,» ο εν λόγω Μπιλ Gervasi, κύριος αρχιτέκτονας συστημάτων σε Nantero. «Ενοποιούμε όλες τις αρχιτεκτονικές.»

Αυτή η προδιαγραφή θα μπορούσε να το καταστήσει ευκολότερο να χρησιμοποιήσει έναν νέο τύπο μνήμης στα συστήματα. Είναι επίσης ένας τρόπος να αντικατασταθεί το DRAM.

Ακόμα, είναι δύσκολο να αντικατασταθεί και το DRAM και το NAND. Είναι φτηνοί, αποδειγμένος, και μπορούν να χειριστούν τους περισσότερους στόχους. Επιπλέον, και οι δύο έχουν roadmaps για τις μελλοντικές βελτιώσεις. «Το NAND έχει 5 συν τα έτη και 3 συν τις γενεές για να πάει. Το DRAM θα ξελεπιάσει αργά για τα επόμενα 5 έτη,» εν λόγω Mark Webb, κύριο στη διαβούλευση επιχειρήσεων MKW. «Έχουμε τις στερεές νέες μνήμες που είναι πραγματικά διαθέσιμες και στέλνοντας. Αυτοί θα αυξηθούν και θα αυξήσουν, να μην αντικαταστήσουν, DRAM και NAND.»

Ένας νέος τύπος μνήμης κερδίζει τον ατμό, δηλαδή τρισδιάστατο XPoint. Εισαγμένο από τη Intel το 2015, τρισδιάστατο XPoint είναι βασισμένο σε μια τεχνολογία αποκαλούμενη PCM. Χρησιμοποιημένο σε SSDs και DIMMs, το PCM αποθηκεύει τις πληροφορίες στις άμορφες και κρυστάλλινες φάσεις.

Αλλά η Intel ήταν αργά με την τεχνολογία. Η Intel στέλνει SSDs με τρισδιάστατο XPoint. «Έβαλα μαζί μια πρόβλεψη βασισμένη το 2015 σε μια υπόθεση ότι η Intel επρόκειτο το DIMMs ως το 2017. Κατέληξαν να μην κάνουν εκείνα τα μέχρι το 2019,» εν λόγω Jim πρακτικός, ένας αναλυτής στην αντικειμενική ανάλυση.

Εν τούτοις, χτισμένος γύρω από μια συσσωρευμένη δύο-στρώμα αρχιτεκτονική, η τρισδιάστατη συσκευή XPoint της Intel έρχεται σε 128 πυκνότητες gigabit χρησιμοποιώντας τη γεωμετρία 20nm. «Είναι μια μεγάλη επίμονη μνήμη, αλλά δεν αντικαθιστά το NAND ή το DRAM,» Webb MKW εν λόγω.

Τώρα, η Intel και το μικρό αναπτύσσουν την επόμενη έκδοση του PCM, η οποία θα εμφανιστεί το 2020. Η επόμενη γενιά τρισδιάστατο XPoint πιθανό αναμένεται βασισμένος στη τεχνολογική διαδικασία 20nm, αλλά μπορεί να έχει τέσσερις σωρούς, σύμφωνα με Webb. «Θα το αναμέναμε για να είμαστε δύο φορές η πυκνότητα. Σήμερα, είναι 128Gbit. Αναμένουμε 256Gbit για τη επόμενη γενιά,» είπε.

Υπάρχουν άλλα σενάρια. Στο μέλλον, οι αντικειμενικές αναλύσεις πρακτικές βλέπουν τρισδιάστατο XPoint ως συσκευή δύο-στρώματος, αλλά προς τα μεγέθη χαρακτηριστικών γνωρισμάτων 15nm. Ο χρόνος θα πει.

Ενώ το PCM επάνω, άλλες τεχνολογίες όπως τα σιδηροηλεκτρικά FET (FeFETs) είναι ακόμα στην Ε&Α «στα κύτταρα μνήμης FeFET, ένας σιδηροηλεκτρικός μονωτής παρεμβάλλεται στο σωρό πυλών μιας τυποποιημένης MOSFET συσκευής,» εξήγησε το Stefan Müller, κύριος ανώτερος υπάλληλος της σιδηροηλεκτρικής μνήμης (FMC).

«Έναντι του τυποποιημένου διηλεκτρικού HfO2 σε λειτουργία σήμερα, σιδηροηλεκτρικό HfO2 παρουσιάζει μόνιμη στιγμή διπόλων, που αλλάζει την τάση κατώτατων ορίων της κρυσταλλολυχνίας κατά τρόπο αμετάβλητο,» Müller εν λόγω. «Από την κατάλληλη επιλογή των διαβασμένων έξω τάσεων, είτε ένας υψηλής τάσης είτε χαμηλές τρέχουσες ροές μέσω της κρυσταλλολυχνίας.»

FMC και άλλα αναπτύσσουν τις ενσωματωμένες και αυτόνομες συσκευές FeFET. Ένα ενσωματωμένο FeFET θα ενσωματωνόταν σε έναν ελεγκτή. Μια αυτόνομη συσκευή μπορεί να γίνει ένας νέος τύπος μνήμης ή μια αντικατάσταση DRAM. «FeRAM είναι καλή εναλλακτική λύση, η οποία χρησιμοποιεί την πολύ λιγότερη ενέργεια από το DRAM. Αλλά η αντοχή πρέπει να βελτιωθεί,» Yoon Lam εν λόγω.

Είναι ασαφές ποια κατεύθυνση FeFETs θα πάει, αλλά υπάρχουν μερικές προκλήσεις εδώ. Τα «κύτταρα μνήμης που εδρεύουν σε σιδηροηλεκτρικό HfO2 μπορούν να παρουσιάσουν διατήρηση στοιχείων πέρα από 250°C, τους κύκλους αντοχής >1010 ανακύκλωσης, να γράψουν/τη διαβασμένη ταχύτητα στο καθεστώς 10ns, την κατανάλωση ενέργειας των FJ, και την εξελιξιμότητα πέρα από τους κόμβους τεχνολογίας finFET,» Müller FMC εν λόγω. «Η πρόκληση είναι αυτήν την περίοδο να συγχωνευθούν αυτές οι μετρικές σε μια συσκευή μνήμης, και παράλληλα στις σειρές εκατομμυρίων των κυττάρων μνήμης, και κάθε ένα από αυτά τα κύτταρα μνήμης πρέπει να αποδώσει λίγο πολύ όμοια.»

Εν τω μεταξύ, για χρόνια, Nantero έχει αναπτύξει τους κριούς άνθρακα nanotube για ενσωματωμένος και DRAM-αντικατάσταση apps. Ο άνθρακας nanotubes είναι κυλινδρικές δομές, οι οποίες είναι ισχυρές και αγώγιμες. Ακόμα στην Ε&Α, NRAMs Nantero είναι γρηγορότερο από το DRAM και αμετάβλητο όπως τη λάμψη. Αλλά αυτό παίρνει περισσότερο από το αναμενόμενο για να εμπορευματοποιήσει.

Το Fujitsu, ο πρώτος πελάτης για NRAMs, αναμένεται στα μέρη δειγμάτων το 2019 με την παραγωγή επικριμένη για το 2020.

Ο άνθρακας nanotubes κινείται σε άλλες κατευθύνσεις. Το 2017, DARPA εγκαινίασε διάφορα προγράμματα, συμπεριλαμβανομένου 3DSoC. MIT, το Στάνφορντ και SkyWater είναι συνεργάτες στο πρόγραμμα 3DSoC, το οποίο στοχεύει να αναπτύξει τις μονολιθικές τρισδιάστατες συσκευές που συσσωρεύουν ReRAM πάνω από τη λογική άνθρακα nanotube. Το ReRAM είναι βασισμένο στην ηλεκτρονική μετατροπή ενός στοιχείου αντιστατών.

Ακόμα στην Ε&Α, η τεχνολογία δεν είναι μια αντικατάσταση DRAM. Αντ' αυτού, πέφτει κάτω από την αποκαλούμενη κατηγορία υπολογίζω--μνήμης. Ο στόχος είναι να παρουσιαστούν οι λειτουργίες μνήμης και λογικής για να ανακουφίσει πιό κοντά τη δυσχέρεια μνήμης στα συστήματα.

«Πρέπει να σκεφτείτε για τη μετάβαση στην τρίτη διάσταση,» Mitra του Στάνφορντ εν λόγω. «Ειδάλλως, πώς είστε που πηγαίνετε να βάλετε όλα σε ένα τσιπ;»

Αυτήν την περίοδο, η συσκευή 3DSoC είναι μια τρισδιάστατη δομή δύο-στρώματος, η οποία τοποθετεί ReRAM στη λογική άνθρακα nanotube. Μια συσκευή τέσσερις-στρώματος είναι οφειλόμενη πριν το τέλος της χρονιάς. Ο στόχος είναι να παρουσιαστεί επάνω η παραγωγή και να παρασχεθούν τα τρεξίματα γκοφρετών πολυ-προγράμματος ως το 2021.

Πρόσφατα, η ομάδα έχει μεταφέρει την τεχνολογία σε SkyWater. Ο προμηθευτής χυτηρίων προγραμματίζει να κάνει τις συσκευές χρησιμοποιώντας μια διαδικασία 90nm στις γκοφρέτες 200mm. «Η αρχιτεκτονική 3DSoC περιλαμβάνει τις σειρές nanotube-βασισμένων των στον άνθρακα κρυσταλλολυχνιών. Γίνονται και στους τύπους ν και π για να κάνουν μια τεχνολογία κρυσταλλολυχνιών CMOS,» εν λόγω καρφί Ferguson, CTO SkyWater. «Αυτός μπορεί να συνδυαστεί με άλλες σειρές της μνήμης ReRAM, οι οποίες θα περιελάμβαναν μια CNT-βασισμένη κρυσταλλολυχνία πρόσβασης.»

Στο υπέροχο, ο άνθρακας nanotubes διαμορφώνεται χρησιμοποιώντας μια διαδικασία απόθεσης. Η πρόκληση είναι ότι nanotubes είναι επιρρεπή σε παραλλαγές και misalignments κατά τη διάρκεια της διαδικασίας.

«Οι βασικές προκλήσεις ότι βλέπουμε και έχουμε τις πορείες για να υπερνικήσουμε περιλαμβάνουν τρία αρχικά πράγματα. Ο πρώτος είναι αγνότητα του άνθρακα nanotubes. Υπάρχει πολλή μεταβλητότητα στον άνθρακα nanotubes στο υλικό πηγής. Μέρος του προγράμματος βελτιώνει την αγνότητα του υλικού πηγής έτσι ώστε παίρνουμε το single-wall ημιαγωγικό άνθρακα nanotubes με την υψηλή αγνότητα,» Ferguson εν λόγω. «Οι δεύτερες και τρίτες προκλήσεις αφορούν την ολοκλήρωση ως κρυσταλλολυχνία. Αυτή είναι μεταβλητότητα και σταθερότητα της απόδοσης κρυσταλλολυχνιών.»

Η τεχνολογία είναι ραδιουργώ-εάν λειτουργεί. «Το γεγονός είναι ότι μπορούμε να ξελεπιάσουμε αυτήν την τεχνολογία κάτω μετά από να καταδείξουμε αυτό σε 90nm. Αυτός συνδυάζεται με το δηλωμένο στόχο αυτού του προγράμματος, το οποίο πρόκειται να ξεπεράσει την επίπεδη τεχνολογία 7nm. Αυτό σημαίνει εάν το πρόγραμμα είναι επιτυχές, θα μπορούσε να επαναρυθμίσει το ξελέπιασμα κόμβων σε μια διαφορετική καμπύλη από την άποψη της πολυπλοκότητας, απόδοση και κόστος, “” πρόσθεσε.

Μνήμη AI

Στις εργασίες για χρόνια, ReRAM μιά φορά ως αντικατάσταση NAND. Αλλά το NAND έχει ξελεπιάσει μακρύτερα από προηγουμένως το αναμενόμενο, αναγκάζοντας πολλοί για να επανατοποθετήσει ReRAM.

Σήμερα, μερικοί λειτουργούν σε ενσωματωμένο ReRAM. Άλλοι αναπτύσσουν αυτόνομο ReRAM για τις θέση-προσανατολισμένες στο εφαρμογές. Το μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, ReRAM επεκτείνει τους ορίζοντές του. Έχει στοχεύσει και για το AI apps, μια αντικατάσταση DRAM, ή τις δύο.

Μια επιχείρηση ReRAM, εγκάρσια ράβδος, αναπτύσσει μια αυτόνομη συσκευή που θα μπορούσε ενδεχομένως να μετατοπίσει το DRAM. Αυτό περιλαμβάνει μια ράβδος-όπως αρχιτεκτονική με ReRAM και τη λογική.

«Μετά από να μιλήσει στους πελάτες, ειδικά στα κέντρα δεδομένων, το μεγαλύτερο σημείο πόνου είναι DRAM. Δεν είναι NAND. Είναι DRAM λόγω της κατανάλωσης ενέργειας και του κόστους,» εν λόγω Sylvain Dubois, αντιπρόεδρος του στρατηγικών μάρκετινγκ και της ανάπτυξης επιχείρησης στην εγκάρσια ράβδο. «Για τις αυτόνομες εφαρμογές υψηλής πυκνότητας, στοχεύουμε στην αντικατάσταση DRAM στα κέντρα δεδομένων για τις καλληεργημένος-εντατικές εφαρμογές. Σε 8X η πυκνότητα του DRAM και για 3X στη μείωση του κόστους 5X, αυτό παρέχει τη μεγάλη μείωση TCO, μαζί με την ογκώδη ενέργεια - αποταμίευση των κέντρων δεδομένων hyperscale.»

Η τεχνολογία ReRAM της εγκάρσιας ράβδου επίσης στοχεύει για την εκμάθηση μηχανών. Η εκμάθηση μηχανών περιλαμβάνει ένα νευρικό δίκτυο. Στα νευρικά δίκτυα, ένα σύστημα κριτσανίζει τα στοιχεία και προσδιορίζει τα σχέδια. Ταιριάζει με ορισμένα σχέδια και μαθαίνει όποιοι εκείνων των ιδιοτήτων είναι σημαντικοί.

Το ReRAM στοχεύει για πιό προηγμένος apps. «Υπάρχουν μεγάλες ευκαιρίες να χρησιμοποιηθεί ReRAM με τους νέους τρόπους όπως ο αναλογικός υπολογισμός και ο neuromorphic υπολογισμός, αλλά αυτό είναι περισσότερος στην ερευνητική φάση,» Dubois εν λόγω.

Ο υπολογισμός Neuromorphic χρησιμοποιεί επίσης ένα νευρικό δίκτυο. Για αυτό, προηγμένο ReRAM προσπαθεί να ξαναδιπλώσει τον εγκέφαλο στο πυρίτιο. Ο στόχος είναι να μληθεί ο τρόπος που οι πληροφορίες κινούν στη συσκευή χρησιμοποιώντας τους ακριβώς-χρονομετρημένους σφυγμούς, και υπάρχει πολλή έρευνα εν εξελίξει σε αυτήν την περιοχή, ιδιαίτερα για το μέτωπο υλικών.

«Η μεγάλη ερώτηση είναι τι πρέπει να γίνει για να το επιτρέψει πραγματικά,» εν λόγω Srikanth Kommu, εκτελεστικός διευθυντής της επιχείρησης ημιαγωγών στην επιστήμη ζυθοποιών. «Υπάρχει πολλή έρευνα γύρω από εάν τα υλικά μπορούν να κάνουν μια διαφορά σε αυτήν την περιοχή. Αυτή τη στιγμή, δεν είμαστε βέβαιοι.»

Υπάρχουν δύο πτυχές στα υλικά. Το ένα περιλαμβάνει την ταχύτητα και τη διάρκεια. Ο δεύτερος περιλαμβάνει το manufacturability και το defectivity, και όποιοι έχουν επιπτώσεις στην παραγωγή και κοστίζουν τελικά. «Πολύ αυτό είναι βασισμένο στις ανοχές και το defectivity,» εν λόγω Kommu. «Εάν το defectivity είναι 100, χρειάζεστε τη βελτίωση 70% κάθε δύο έτη.»

Το ενδιαφέρον για τις neuromorphic αρχιτεκτονικές αυξάνεται με την υιοθέτηση και AI/ML και για λόγους δύναμης και απόδοσης. Το Leti και το ξεκίνημα Weebit ReRAM νανο πρόσφατα κατέδειξαν ότι μια μορφή neuromorphic υπολογίζω-εκτέλεσαν τους στόχους αναγνώρισης αντικειμένου στα συστήματα.

Η επίδειξη χρησιμοποίησε την τεχνολογία ReRAM Weebit, που τρέχει τη χρήση στόχων συμπεράσματος καρφώνοντας τους νευρικούς αλγορίθμους δικτύων. Η «τεχνητή νοημοσύνη επεκτείνεται γρήγορα. Βλέπουμε τις εφαρμογές στην αναγνώριση προσώπου, τα αυτόνομα οχήματα, και χρήση στην ιατρική πρόγνωση, για να ονομάσουμε ακριβώς μερικές περιοχές, ο» εν λόγω Coby Hanoch, κύριος ανώτερος υπάλληλος Weebit.

Συμπέρασμα

Stt-MRAM έχει προταθεί επίσης ως αντικατάσταση DRAM. Αλλά stt-MRAM ή οι άλλες νέες μνήμες δεν θα μετατοπίσει το DRAM ή το NAND.

Ακόμα, το ρεύμα και οι μελλοντικές γενιές των μνημών αξίζουν. Μέχρι σήμερα, δεν έχουν αναστατώσει το τοπίο. Αλλά κάνουν ένα ζούλιγμα ενάντια στους κατέχοντες υπεύθυνη θέση στη συνεχώς μεταβαλλόμενη αγορά μνήμης. «Είμαστε σε μια θέση με τις νέες τεχνολογίες μνήμης όπου η φυλή δεν κερδίζεται ακόμα,» πρακτικός των αντικειμενικών αναλύσεων εν λόγω. (Το άρθρο είναι από Διαδίκτυο).