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技術專題
跟蹤當今嵌入式系統的新興內存
當大多數設計人員在電子產品環境中聽到“內存”一詞時，他們可能會想到閃存或DDR3/4。這些技術當然很受歡迎，但其他新興技術正在為特定應用的嵌入式系統取得進展。即使DDR5規范即將推出，傳統存儲器仍將在某些嵌入式應用中占有一席之地。
對于嵌入式設計人員，有大量可用于新系統的存儲器選項。新產品正在跨內存類型發布，即使較大的內存供應商專注于具有較小部件數量的大客戶。具有諷刺意味的是，其中一些新興的內存產品根本不是新產品，因為舊的內存類型仍然在新產品中發揮作用。
將傳統和新興內存與應用程序相匹配
內存是那些不會消失的組件之一，即使更先進的內存類型進入市場。隨著像三星這樣的大公司將其早期的DDR產品標記為EOL并專注于最新最好的產品，較小的公司已經加強了廣泛的產品組合，包括從NAND閃存到DDR2的所有產品。嵌入式系統設計人員仍然可以訪問這些早期產品，無論是作為獨立的大容量芯片還是集成到處理器中。
即使領先的半導體公司專注于經過驗證的技術的最新迭代（例如，DDR5和即將推出的 DDR6），易失性和非易失性存儲器的實驗類型也是深入研究和商業化的主題。目標是開發能夠支持即將到來的技術的產品，如人工智能、邊緣計算、自動駕駛汽車和其他我們可能沒有想到的設備。下表顯示了一些舊存儲器和新存儲器的應用領域，以進行比較。
嵌入式產品的新興內存
由于內存應用的范圍與市場上的產品線一樣多樣化，因此懷疑其中任何一種將取代DDR4 及更高版本的通用計算。相反，鑒于即將推出的RAM類型的獨特功能，它們可能僅限于嵌入式系統、數據中心、移動設備、智能系統和許多其他領域的一些利基應用。讓我們看看其中一些新興的內存類型。
FRAM和MRAM
這兩種技術都值得比較，因為它們都是磁性的，但MRAM顯然更先進，并且針對更高級的應用。市場上確實有非易失性FRAM模塊，但它們停滯在4-8 MB。FRAM讀/寫周期也具有低延遲 (~50 ns) 的破壞性，因此這些模塊不適用于高速、大容量系統。一些應用領域包括：
醫療設備
可穿戴電子產品
物聯網傳感器陣列
汽車和工業產品
富士通 1 MB FRAM 模塊。來自富士通 MB85RS1MTPNF-G-JNERE1 數據表。
MRAM 的采用率很低，但這僅僅是因為它上市時間不長，代工廠仍在投資產能以滿足預計的需求。MRAM 將每一位數據存儲為磁方向，施加電壓可以使 MRAM 設備有一定的改變狀態的可能性。這在神經網絡等應用程序中實際上很有用，其中隨機權重初始化可用于嵌入式 AI 系統。該技術可能在低功耗 AI ASIC 和 SoC 中很有用，尤其是在 AI 計算塊中。
內存
目前，40nm ReRAM已經取得了消費產品的技術資格，22nm ReRAM從2019年開始就進入了風險生產階段。將高密度ReRAM帶入實際應用需要克服許多技術和制造挑戰，所以我們不應該預計下一輪筆記本電腦將在 ReRAM 上運行。
目前低密度 ReRAM 內存陣列的理想應用是傳統計算中的并行神經網絡處理。與 ReRAM 最接近的競爭對手是閃存相比，ReRAM 提供更快的讀/寫延遲和更低的功耗，使其適用于需要在高計算應用中快速訪問內存的嵌入式系統。然而，ReRAM 不太可能取代 NAND 閃存，因為它有自己的制造困難，可能會導致成本居高不下。更高級的應用程序（例如實時分析）需要速度更快、容量更大的東西，例如 PCRAM。
PCRAM
商業化的 PCRAM 產品可以追溯到 2000 年代初期，但由于英特爾 3D Xpoint 非易失性 RAM（英特爾傲騰，見下文）的更多采用，相變內存終于走出了“新興”類別。這項技術可能是實現納米級海量數據存儲同時實現極端 3D 集成的最佳候選者。然而，由于開發像 Xpoint 這樣的東西需要極其精確的蝕刻和光刻，與其他技術相比，成本變得過高。盡管如此，IBM仍將 PCRAM 的價值視為嵌入式 AI 系統中的內存塊，特別是如果它可以集成在芯片級。
英特爾傲騰 MEMPEK1J064GAXT 64 GB Xpoint PCRAM 模塊。
到 2030 年，新興內存產品預計將產生 360 億美元的總收入，增長分布在嵌入式應用領域。雖然很容易將其中一種技術視為內存市場的“贏家”，但這些技術中的每一種都在嵌入式領域占有一席之地。