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整理下一代内存

一个长长的新内存类型列表正在击中市场,但是哪些是成功的,尚未清楚。

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在数据中心和相关环境中,高端系统正在努力跟上不断增长的数据处理需求。

这些系统中有几个瓶颈,但是一个段落继续接受过多的注意力,如果不是责任的一部分,是内存和存储层次结构。

SRAM.,该层次结构的第一层,被集成到处理器中,用于缓存,以实现快速数据访问。然后,德拉姆,层次结构中的下一层用于主内存。最后,使用磁盘驱动器和基于NAND的固态存储驱动器(SSD)进行存储。

2007年,ssd进入数据中心。据Forward Insights称,ssd帮助将系统中DRAM和磁盘驱动器之间日益增长的延迟差距减少了10倍。但是随着数据的不断增长,在今天的系统中DRAM和NAND之间大约有1000倍的延迟差距。

“市场目前正在努力以更快的速度消耗更多的比特,”Micron Technology储存集存产品副总裁Jon Carter表示。“我们创新了网络,存储堆栈和软件堆栈。现在,瓶颈是底层记忆。“

事实上,多年来,业界一直在寻找一种新的内存类型,可以解决延迟缺口。理论上,该技术将具有DRAM的性能和成本和非易失性特性闪光

有些人将其称为存储类内存。和以前一样,下一代内存类型包括MRAM,相变,ReRAM甚至是碳纳米管公羊。

今天,其中一些技术是在市场上运输或抽样。但有些人永远不会因为成本和技术因素而制作。“新兴的回忆已经在实验室十年来,”CMOS平台业务部长高级副总裁Gregg Bartlett说globalfoundries。“浮现的记忆总是给人带来很多希望。但问题是,你能生产它们吗?现在,它正在向主流技术过渡。”

那么,哪些技术最终会占据上风呢?没有简单的答案。为了帮助oem在这一领域走在前面,半导体工程公司已经开始关注新型内存类型的德赢娱乐网站【官方平台】现状和未来的挑战。

通缉:通用记忆
几年前,该行业希望开发一个所谓的通用记忆,从理论上是一个可以取代DRAM,Flash和SRAM的单一设备。当时,普遍存在的候选人是今天争夺今天的主导地位的技术 - MRAM,相变和纪念日。

但是由于系统的复杂性和不断增长的I/O需求,没有单一的下一代内存类型可以替代现有的内存。而传统内存的规模也比之前预想的要大得多,这就推动了对下一代内存技术的需求。

但是,由于系统中越来越多的延迟差距,今天有一个新的内存类型的空间。一项新技术不会替代一切,但它可以在特定应用中发挥作用,并与今天的回忆共存。

“我希望这些先进的记忆首先在识别或利用其独特优势之一的应用中找到家庭,”首席技术官大卫炒科森特。“我还希望有几种不同的技术赢得最终胜利,就像SRAM,DRAM和NAND一样为世代共产。”

其他人也同意。”IOT.,自动驾驶汽车和云存储,不同类别的回忆的胃口正在爆炸,“介电蚀刻产品副总裁的解释辛格说林研究所。“我们预计下一代记忆将与其他记忆共存,3D NAND成为非易失性记忆的主营。”

但并非所有公司,或所有的新的内存类型都将成功。“这些技术只有一定的空间,”硅系统组内存和材料的董事总经理Er-Xuan Ping说应用材料

3D XPoint,一个下一代内存类型,可以根据ping找到某些应用程序的位置。“其他回忆有机会,但他们需要拿起节奏来赶上,”他说。

在近期,下一代技术不太可能取代现有内存。“今天的记忆在经济学方面得到了高度优化。DRAM功能便宜。不是,“他说。“在成本方面取代的事情是非常困难的。”

3D XPoint vs Z-SSD
同时,有几种方法可以减少系统中的延迟差距。一种方法是使用下一代NAND和/或一种新的内存类型开发更快的ssd。

今天,平面和三维NAND被用于ssd。在1xnm节点上,平面NAND正在失去动力,这促使人们需要一种替代技术。替代是3d nand.它就像一座垂直的摩天大楼,水平层堆叠起来,然后通过微小的垂直通道连接起来。

SSD已进入PC。但实际行动正在企业中进行,其中SSDS取代传统磁盘驱动器。高端服务器的磁盘驱动器具有10,000和15,000 rpms的旋转速度。

“一般来说,NAND Flash定价持续下降,”三星半导体州NAND产品营销总监Ryan Smith表示。“价格点足以让SSD迅速取代10K和15K驱动器。”

但一般来说,NAND有一些问题。基本上,必须编程NAND设备。数据被写入设备中的小块。通常,可以检索和读取数据,但无法在块中更新。要更新它,必须删除并重新编写块。

有时,根据专家的说法,该过程对于一些高端应用程序来说太慢了。因此,市场对新的内存技术成熟,可以帮助加快系统。

为此,有几个候选者,例如3D xpoint,reram和现在z-ssd。共同开发英特尔和微米,3D xpoint认为速度高达1,000倍,并且耐久性高达1,000倍,而不是常规存储器的10倍。

3D xpoint填充NAND和DRAM之间的间隙。英特尔将在Enterprise SSD中包含一个3D XPoint设备和用于服务器的DIMM。同时,Micron将使用该设备进行企业SSD。“3D XPoint是企业产品,”Micron的Carter说。“你会在SSD空间的高端看到它。它将推动关键任务工作负载。“

然而,3D xpoint面临一些挑战。首先,英特尔和微米需要开发整个新的生态系统,例如控制器,为技术。然后,英特尔和微米需要开除3D xpoint的成本,但这不会发生一夜之间。“我期待它是在出现后的最初几年的赚钱主张,”客观分析的分析师Jim Handy说。“如果它没有下降,那么它不会在内存层次结构中发出任何意义。”

究竟是什么3d xpoint?到目前为止,英特尔和微米尚未披露有关该技术的许多细节。

最初,3D XPoint设备的密度将达到128gb。第一批设备将由两个堆叠层组成。垂直的导体把这两层连接起来。导体有一个单独的开关元件和存储单元。每个存储单元存储单个位的数据。

根据内存专家、rreram初创公司4DS的首席技术官谢舒巴布·德苏(Seshubabu Desu)的说法,根据各种计算,3D XPoint是一种19nm技术。Desu最近做了一个演讲,在那里他提供了关于新的记忆类型的见解。

“(英特尔和微米)坚持认为3D XPoint不是相变内存,”Desu说。“他们确实说开关或选择器,是卵形阈值开关。这是一种基于硫属化物的材料。“

ovonic开关是一种双端设备,它让人联想到相变存储器(有时称为PCM)。PCM以非晶相和晶相的形式存储信息。它可以与外部电压可逆切换。

总而言之,3D XPoint包含相变和reram的特征。“(3D xpoint)是PCM的味道,”Desu说。

根据专家,3D XPoint可以从19nm到15nm缩放到15nm,但是将其推到10nm,除了仍然存在挑战。“如果您使用当前,可以获得最大密度光刻技术围绕着4或6堆叠。“德鲁说,为您提供512千兆位。

同时,响应于3D xpoint,三星最近推出了一种名为Z-SSD的新技术。Z-SSD基于NAND,面向高端企业ssd。Z-SSD集成了一个新的电路设计和控制器,使延迟降低4X和1.6倍比现有的高端ssd更好的顺序读取。

三星正在实验室中探索各种下一代内存类型,但该公司表示,为高端应用开发一款新的、更快的NAND版本更有意义。三星的史密斯表示:“我们之所以选择基于nand的技术,是因为这是一项经过验证的技术。”“我们想选择一些已经在生产中并且已经具备效率的产品。换句话说,它拥有市场想要的成本结构。”

尽管如此,三星尚未披露Z-SSD背后的细节。“Z-SSD是三星对3D Xpoint的反击,”网络英尺研究总裁Alan Niebel说。“Z-SSD使用一种形式的V-NAND(3D NAND),这可能是具有较短位线的TLC,使其能够成为低延迟NAND。”

嵌入式内存战斗
据尼贝尔说,三星正在研发其他类型的内存。他说:“他们会先出货(Z-SSD)。”“之后,他们将推出MRAM和ReRAM,因为基础设施能够支持它们。”

其他公司也在研发ReRAM,它被认为是3D NAND的继承者。ReRAM是非易失性的,并且基于两个稳定电阻状态之间的电阻元件材料的电子切换。Reram提供快速写入时间,而不是今天的闪光。

雷兰是一种艰难的发展技术。此外,3D NAND可能比以前的预期更进一步,推出对NAND的可能更换的RERAM需要。

但最初,纪录和其他下一代内存类型正在进入嵌入式市场。今天,嵌入式市场由传统的闪存主导。嵌入式闪光灯用于微控制器(MCU)和其他设备。

嵌入式闪光的主流市场均为40nm及以上,虽然该行业开始迁移到较小的几何形状。“开发方面的重点是28米,”商业管理副总裁Walter Ng说联华电子

还有其他变化也是如此。“在MCU空间中有一套使用非挥发内存的客户。他们必须达到特定的市场时间。一般来说,我们正在与这些客户一起开车更传统的解决方案。但他们也对一些其他和更独特的解决方案感兴趣,“Ng说。

对于嵌入式,新解决方案包括雷琅,MRAM和碳纳米管RAM。2013年,松下将世界上第一个嵌入式应用程序发货。它集成了一个带有8位控制器的180nm reram设备。

最近,Adesto正在运送一个名为Dightive Bradging RAM(CBRAM)的大型技术。针对EEPROM更换市场,Adesto的最新CBrams的功率低于可比的内存产品。

另一家公司横梁将很快发货为嵌入式市场的8兆比克朗克。在40nm过程中构建,横杆的reram基于1T1R(一个晶体管/一个电阻)技术。

“嵌入式纪念品比现有的闪光技术更快,力量较低,”跨桥营销和业务开发副总裁Sylvain Dubois说。“这是一个可变的记忆。您不必删除完整的块并编程完整页面以更新您的内存。“

Crossbar的下一个芯片是基于28nm的1gb的ReRAM。Crossbar首席执行官乔治•米纳西恩(George Minassian)表示:“它既可以用于高密度嵌入式应用,也可以用于独立应用。”“它会追上NOR。”

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图。1:横杆的Reram建筑使用非导电,非晶硅作为金属长丝形成的主体材料。来源:横杆

然后,在另一个发展中,富士通最近授权南欧的NRAM,一种基于碳纳米管的非挥发性ram。NRAM声称比DRAM和非挥发性更快,如Flash,具有基本上零功耗。

如今,该行业继续开发传统的嵌入式闪光,但它也在开发下一代技术。那么下一代内存类型会取代传统的嵌入式闪存吗?“我不相信,也不是别人的感觉,这是一个开关将被抛出一夜之间,我们将从一些传统的解决方案到其中一些解决方案,”UMC的NG说。

MRAM怎么样?
同时,势头正在建设第二代MRAM技术,称为旋转转移扭矩MRAM(STT-MRAM)。MRAM使用电子旋转的磁力以提供非挥发性。MRAM提供SRAM的速度和闪光的非波动性,无限耐力。

虽然Everspin仍然是唯一的供应商,但几家公司正在研究Stt-MRAM。Everspin是指其作为ST-MRAM的技术。Everspin最新的St-MRAM是一个256兆位的设备,具有DDR-3接口。它基于其铸造伙伴,GlobalFoundries的40nm过程。

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图2:STT-MRAM存储器单元和动态自旋运动。资料来源:明尼苏达大学,科学与工程学院。

Everspin的新设备可以解决一个主要问题。简单来说,SSDS使用基于DRAM的缓冲区来帮助加快系统。但如果系统失去电源,则数据处于危险之中。为了解决电力损耗问题,SSD还将包含电容器,但这增加了系统的成本。

为了解决这个问题,可以将ST-MRAM合并到SSD的写缓冲区套接字中。ST-MRAM是一种持久的、非易失性存储器。Everspin产品营销总监乔•奥黑尔(Joe O 'Hare)表示:“然后,你就可以消除对这些电容器组的需求。”

everspin还基于来自GlobalFoundries的28nm过程开发1-千兆位ST-MRAM。与此同时,GlobalFoundries正在开发Everspin的ST-MRAM技术的嵌入式版本。

最初,GlobalFoundries的eMRAM技术将在其22nm上提供FD-SOI平台。“我们将进行代码存储和工作数据存储,”GlobalFoundries“Bartlett表示。“我们最终能够使用小于6T STRAM的占地面积来执行非常大的L3缓存阵列。”

要确定,MRAM有几个应用程序。“STT-MRAM有几种明显的明显,高批量和低悬垂的水果,”STT-MRAM技术开发商旋转转移技术首席执行官Barry Hoberman表示。“我在存储,移动,汽车和物联网中看到了很大的机会。STT-MRAM非常适合双手独立和嵌入式应用。

“从长远来看,我确实认为MRAM比特单元将变得比DRAM电容单元更小、更便宜。但在此之前,DRAM将继续占据重要地位,在那里,最终的低成本和密度至关重要,无波动性、低功耗和即时'开启'不受重视。“然而,在那一天到来之前,STT-MRAM将是替代DRAM的绝佳人选,因为对于系统设计者来说,波动率、刷新功率和刷新占空比都是负担。”

STT-MRAM也会取代DRAM吗?不在近期。一方面,最便宜的替代方案可以简单地重新配置或扩展现有的DRAM技术的寿命。

迈威尔公司的方法是通过添加最终级别缓存来改进DRAM的功能,根据需要自动加载代码和不需要的清除代码。“这被优化,以提高高达99%的缓存率,”马维尔技术营销总监盛黄说。“通过利用算法来实现这一目标,该算法允许我们设计一个较小的查找表。”

Rambus同样通过改变基本数据架构,正试图从DRAM中更远。“瓶颈正在移动数据,”Rambus解决方案营销副总裁Steven Woo说。“更好地将处理移动到更小的数据。我们需要考虑如何应对更现代的瓶颈。“

尽管如此,这里还有大量的下一代内存类型,并且更多途中。时间将判断哪些人将占上风 - 哪些不会。

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第1部分:定义DDR5规范;开发的新SRAM。



8的评论

Witeken. 说:

“3D XPoint可以从19nm到15nm缩放,但根据专家的说法将其推到10nm,除了仍然挑战。”

您可以称自己为您想要的专家,但如果他们甚至不知道它是什么,那么那些所谓的专家就如何了解任何关于3D XPoint的专家或者更确切地说,他们确实知道它是什么(PCM带有开关),但由于IMFT秘密地开发它以来,他们一无所知。The only thing we know is that IMFT last year said thay can scale it (1) by scaling it according to Moore’s Law, (2) by stacking more layers, although that’s not as cost effective and easy as with NAND and (3) by going to 2 bits or more per cell.

everest333. 说:

“3D XPoint的速度预计是NAND的1000倍,续航能力是NAND的1000倍,内存密度是传统内存的10倍。”

实际上,确保他们使用UPTO条款,显然这些索赔实际上是鉴于英特尔的最新索赔及其迄今为止破碎的方式

“让我们从2015年7月28日开始发射的陈述。请注意这些数字,他们将在以后,从发布开始。”

“4x真的很接近10倍,对

嗯,10x的密度只变成了密度4倍,而不是好,但是通过多个演示,从IDF2015到几个星期前已经看到了4倍数字。这涵盖了公共和NDA文件,现在都坚持一个不是浓度10倍的数字。“

“数据没有说1000x,我觉得更接近10倍

实际上,如果您是英特尔,如果您正在谈论XPoint / Optane这样的破损技术,则易于前置100倍的反作用力。Take a look at the endurance numbers in the launch slide, that would be another 1000x claim, and in the IDF2016 slide, that would be a 3x claim, both vs NAND so direct apples to apples comparisons, no wonder Apple isn’t going to use this. In case you are wondering, 3 goes into 1000 333 times.”

等等......

显然,唯一的真实选择是使用Everspin和GlobalFoundries团队为嵌入式ST-MRAM组队
你想要22nm的SOI器件内置内存吗?选择,如果你作为终端消费者想实际购买任何高级套件。

我们真的应该看到GlobalFoundries /三星ST-MRAM用于通用ST-MRAM高带宽存储器V3?和OC三星宽I / O HBM配置还具有DDR4 +直接宽IO路径,用于在2018/1998/19中与移动UHD2 / 8K SoC一起使用,真正创新......

Everlasting333. 说:

Apple不会使用它,因为它们并不比Google W / O史蒂夫乔布斯更聪明。

Witeken. 说:

我不会否认英特尔使用了很多夸张的3D xpoint,但半曲线不是一个很好的来源。半曲线有探索倾向于旋转事实,让事情看起来更加戏剧性。无论如何,我们可以简体地说英特尔搞砸了上市的时间。他们去年非常非常自信,它将在今年袭击市场,现在似乎是不可能的。我的意思是,他们在问答期间有一个问题,要求这不是一些仍然是5年的技术,他们否认。但它在哪里?

这是我现在最关心的。我希望看到有可靠来源的产品,然后我们才能得出结论。

everest333. 说:

当然,“半曲线有一个经过验证的倾向于旋转事实”,但在这种情况下,他只是使用现有的英特尔提供的事实和陈述,所以它很清楚他的积分站在这个......

and again,as relates to my liking of MRAM for a long time now as it can do Sram on a massive scale… the relationship with everspin and their publicly stated and repeated by him with a bit of flare and his tendency to gloat when he’s proven right OC…

CO半曲线“简短的版本是Everspin的垂直磁隧道结(PMTJ)自旋扭矩MRAM现在在GF处的离散芯片生产。

为了好玩,Everspin用256Mb的芯片做了一个PCIe SSD来展示他们的能力。

它的尺寸可能仅为1GB,但此PCIe SSD有效地推动了一些非常令人惊讶的数字。

4K块大小的1.5米IOPS如何打击你?如果我告诉你它是100%的写作怎么办?“

永恒的 说:

我们主要关心的是事实。为什么你的注意力要么是半准确要么是无限旋转,而不是完全准确和从不旋转?

xeviousdeathstar✓ˢᵐᵃʳᵗᵍᵘʸ 说:

漫威和兰巴斯的方式似乎是最好的。

一个小而昂贵的低延迟智能缓存,立即处理小的请求,更大的延迟请求;由于大型请求延迟延迟延迟的较小百分比对于访问的总时间较小。

没有比等待很长一段时间更短的答案,特别是如果它持有后续请求。

(读取)中的冗长传输可以通过查找别的东西在程序中处理。

在随后的读取时,长写入只有不幸的是(如在架子上置于货架上的书,只能发现它必须由于远见不足而被重新取消)。

最简单的例子是HDD上的缓存,而不是“智能”它当然加速访问巨大访问。

马克LaPedus 说:

嗨XeviousDeathStar。谢谢你的建议。还有其他有前途的技术吗?

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