中文 英语

大内存转变之前

虽然我们住在SRAM和DRAM的计算和flash最近,这一切即将改变。芯片设计的影响是巨大的。

受欢迎程度

推动了系统架构的性能内存。处理器设计者会喜欢所有的内存快静态存储器,把芯片上实现了最大的性能,但这不是一个选择。作为单独的芯片和内存必须编造通过印刷电路板(PCB)连接。这有限的可用I / O端口的数量和数据传输的速率。

随着时间的推移,空间成为可用的片上和少量的更快的内存可以集成。这快缓冲了缓存和产生的设计我们已经显著减少程序的次数必须片外数据。今天内存消耗大约一半的芯片面积,但一切都要改变。更小的几何图形延伸现有的技术在很多方面和新的内存技术正准备取代旧的。

一个相关的故事(强大的记忆)研究相关的一些变化需要减少能耗和推出了一项新的技术,可以在内存体系结构产生深远的影响,即3 d IC。

“考虑微米的混合内存数据集动态随机存取记忆体片堆叠”,应用工程主管Arvind Shanmugavel说ANSYS / Apache。“他们设法减少了大约70%的力量相比,一个正常的DDR方法。”

与大部分的记忆芯片上,小改变了6静态RAM t细胞,几十年来一直未见显著变化。“嵌入式DRAM或闪光是更昂贵的,”阿南德艾耶解释道,为低功耗平台产品营销总监Calypto”,因为他们需要不同的制作过程,也不是针对逻辑进行了优化。所以设计师使用只有当它们真正需要的。”

由于出版有关的故事LinkedIn用户考虑的一些问题。半导体顾问Eric钻孔说“SRAM已经从6到8 t和预测是不够所以细胞与较小的节点越来越大。”

事情变得更糟
“DRAM需要电容器以及1晶体管位单元电容器不是扩展,”普拉萨德表示Saggurti,产品营销经理为嵌入式内存IPSynopsys对此。“他们用来使用战壕电容器后来Metal-Insulator-Metal (MIM)或Metal-Oxide-Metal (MOM)电容器。这使得位单元更大、更复杂。”

迁移到finFETs将添加另一轮的并发症。“SRAM你有问题控制与16/14 finFETs Vt可变性,”戴夫Lazovsky说,分子间的首席执行官。“增加阈值电压功耗成本高昂,这样你就不会被一些传统的收缩的好处。

这不仅仅影响记忆细胞本身。“因为finFet工艺的限制,你可以只使用最小尺寸的倍数为分级设备,“哼哼Hingarh解释说,负责工程的副总裁突触的设计。“这将创建电路优化问题,特别是对于音箱设计因为传统晶体管上浆不工作。”
finFETS也出现新的故障机制,这使得一些人反思的冗余必须添加到他们的设计。“如果你看看帕累托失败铸造厂的图表,“说Synopsys对此Saggurti”,你看到更小的几何图形,当你增加数量的内存,您需要添加额外的数量和类型的冗余。的智能记忆修复解决方案变得更加重要。你先做行或列修复吗?你不能认为存储器BiST马后炮。”

迪帕克人力IPBU工程的副总裁eSilicon对此表示赞同。“典型的1 mb内存块将至少有一个修复的元素,这可能是位线和字线的方向。铸造厂提供指导方针预计什么样的失败。最常见的是修理位线的方向,这将需要如果你有一个短的位线或一个断层amp。如果我们谈论的是1/2Gb内存块,然后你需要额外的修复能力。或者,用户可以选择使用ECC的修复。这给他们的优势动态修正和更高的软错误率宽容。”

人力有额外的关注。“高级节点,坏bit-cells也来自老化。我们继续添加更多的警卫乐队为了解决这些问题,但他们在每个节点正在成倍增长更大。”
Saggurti对我们来说有一个好消息。“从平面转向finFET提供了一次性减少泄漏。finFET流程中的栅电容的增加使得首次动态功率更重要。”
同时,新兴的非易失性记忆新架构允许他们离开光刻技术的极限。而不是越来越小,他们会垂直和接下来的几年内我们可以期望看到3 d NAND记忆变得可用。这是一个重要的进步,因为flash技术不能很好地扩展,与每一个较小的节点提供较短的一生。
新的记忆
今天几乎所有类型的内存使用将是未来十年受到新技术的威胁。它开始旋转的硬盘,已经被威胁NAND闪存技术。“这不仅仅是性能优势,但经济和创新的速度为压低成本,“Lazovsky说。

但即使NAND flash在新的记忆类型的压力下,最明显电阻随机存取存储器(RRAM或ReRAM)。ReRAM作品表现出滞后的忆阻器的概念。这允许材料后将保留最后的抵抗力量。

“ReRAM的美妙之处在于,你让它越小,物理更适合你,相反的基于flash的记忆,“Lazovsky解释道。“这是因为ReRAM基于电阻状态变化和设备变小,离子的比例Ioff或罗恩Roff增加,使多层细胞(多层陶瓷)更可能拥有先进控制器架构。”

brianpic
垂直ReRAM架构开发的三星

ReRAMs为什么如此重要?“我们谈论的是pJ /位Lazovsky说。“我们谈论的是10年的数据保留在100度c .耐力是成千上万的周期与NAND几千。”

虽然我们的耐力,还有另一个地平线上,可能会威胁到DRAM内存技术。它被称为磁阻的内存或MRAM。考虑系统的耐力要求。今天,他们建立了DRAM的特点。保留在DRAM单元女士,很大一部分被刷新的操作周期。如果DRAM取代非易失性内存,我们不需要燃烧所有的周期刷新,耐力的真正规范是什么?根据EverSpin技术的Web页面“MRAM无限循环耐力没有编程诱导损伤或磨损。”

惯性延迟
如果这些新的记忆真的一样好索赔,为什么我们没有看到今天在生产应用程序?答案似乎是惯性。“有这么多钱进入DRAM和其他内存技术,新技术和创业公司如何竞争?”埃里克·Ruetz问工程主任在突触设计混合信号。“从节点到节点需要很多的钱。”

Lazovsky表示同意。“快闪记忆体是一个30美元b行业有数百亿美元资本基础设施将需要重组。四大玩家代表95%的市场份额,他们有很多的现有投资。整个成本方程是资本支出,所以他们需要牛奶收入,只要他们的尾巴。”

“这是不够的,它的工作原理,”Synopsys对此“Saggurti补充道。“它必须是可复制的新工艺技术。所以如果一个铸造可以打开一个新的过程在18个月内,这些技术还可以在那个时间吗?否则高容量的应用程序将不会使用它,他们将被移动到新的节点每几年。”

补充说,首席技术官Uniquify:“技术和经济挑战仍然防止在未来四年成为主流。”

承诺是一个通用的内存SRAM的性质,但也非易失性。“这将是可怕的,但主流证明是不存在的,“Saggurti说。“我们需要看到它在一个主流的过程一个前沿节点。闪光轨迹前缘的节点如果MRAM ReRAM仍4或5节点,高容量的人不是看着它,因此没人会看。”

新的应用程序
虽然大多数人都看着尖端应用,看来ReRAM可能通过另一扇门开始蔓延。大多数消费品建成40 nm或55纳米加工技术。这是单片机市场,这个市场很可能是由一个新兴应用市场——物联网(物联网)。

物联网市场需求小马力计算引擎,比如单片机,一个集成的调制解调器连接到互联网。现有解决方案有一个小的嵌入式NVM,主要是和内存。

“挑战也更重要,“Lazovsky说。“扩展到超过40 nm极具挑战性,因为它的架构。这些放大甚至比那些被经验丰富的NAND领域的耐力。另一个问题是,也没有使用一个高电压,通常至少10伏特,转化为电能消耗。”

如果我们扔在另一个考虑,ReRAM可以构建使用标准CMOS工艺,然后它开始看起来很诱人。这减少了面具步骤的数目约八,相比也不闪,降低成本和功耗。性能怎么样?“切换速度已被证明是10 ns,“Lazovsky说”并添加在耐力和数据保留优势。”

“一旦方法的性能嵌入式RAM,“Uniquify的艾耶说,“更多的系统将被设计的执行到位的NVRAM包。真正的关闭将会很快。

一旦它开始,我们可以看到一个压倒性的胜利。“ReRAM将侵占NAND,那么它将侵占DRAM在某些应用程序中,功耗和成本是很重要的。“Lazovsky看到没有停止火车。“考虑企业存储应用程序使用银行的DRAM芯片被不断刷新。RRAM将提供10倍减少每一点成本比DRAM然后减少权力将超过一个数量级。”

与这些优点,问题可能不是“如果”发生了变化,但“当。”,当它发生时,我们将能够重新考虑我们设计系统的许多方面。大内存的改变正在到来的那一天。



1评论

伊拉克Bachari 说:

一个人可以做所有的可能性,或者,也没有,NAND找到那些可以更有效的配合RAM <婴儿车,SRAM, DRAM,弗拉姆号。忆阻器

留下一个回复


(注意:这个名字会显示公开)

Baidu