🔬 Тренды. Технологии. Память

 🔬  Тренды. Технологии. Память

Какой вид памяти "выстрелит" в ближайшее десятилетие

Похоже, что необходима новая технология памяти, которая позволит уменьшить размеры MCU и SoC.  Будет ли это PCM, MRAM или FRAM? Ответа нет, но ясно, что какая-то из технологий обязательно придет на замену NOR.

Бизнес памяти, похоже, находится в поворотном моменте. Совершенствование DRAM замедлилось, идут разговоры по переходе на 3D. Флэш-память NAND уже сравнительно безболезненно прошла переход к 3D.

Что касается КМОП чипов, здесь достигнуты пределы геометрии процесса, что не позволяет дальше наращивать объемы встраиваемой в чип памяти.

Большинство микроконтроллеров включают флэш-память NOR для хранения кода, как и многие другие SoC. NOR - дешевая технология и она уже годами задействуется. Но пока что никто не разработал способ сделать недорогую флэш-память NOR на технологическом процессе FinFET, поэтому NOR недоступна для геометрии ниже 28нм. Это видно по выравниванию красной линии на рисунке ниже, которая представляет относительную стоимость встроенной памяти NOR.

В микроконтроллерах, которые уже выпускаются по техпроцессам ниже 28 нм приходится использовать внешние микросхемы NOR для переноса кода в кэши SRAM. И это может заметно удорожать конструкцию, т.к. если NOR требует 1 транзистор на бит информации, а SRAM - 6 транзисторов на бит.

Вот только и SRAM не слишком подходящая технология для минимизации. Международная конференция IEEE по твердотельным схемам (ISSCC) отслеживает размер SRAM. Данные соответствующей диаграммы показывает, что при изменении размера узла с 90нм до 5нм площадь ячеек SRAM сократилась в среднем на 17%. После 20нм размер и стоимость SRAM вообще перестает уменьшаться - см. на синюю линию на картинке. Это означает, что по мере минимизации узлов, SRAM становится все более дорогостоящей, т.к. растет ее доля стоимости в общей стоимости чипа.

Отсюда следует, что отрасли нужна новая технология памяти, которая бы позволила разработчикам уменьшить размер микроконтроллеров и однокристальных систем за счет технологического прогресса.

Есть ли уже такая технология или ее еще предстоит придумать?

Перспективными технологиями памяти сегодня являются PCM, MRAM, FRAM и ReRAM. Каждая из них уже основана в производстве и коммерциализована вот уже более 5 лет. Еще несколько находятся в разработке.

В дискретной форме, как автономные микросхемы памяти, это продукты остались нишевыми и не стали успешными, прежде всего, из-за высокой стоимостью. Чтобы сделать их дешевле, их нужно производить в объемах, в которых производятся привычные чипы памяти. Но на это никто не пойдет, поскольку во время переходного периода они будут дороже, чем привычные чипы.

Другое дело, встраиваемые приложения - память для микроконтроллеров и SoC, где обнаружилась «кирпичная стена», препятствующая использованию флэш-памяти NOR. Это стимул для внедрения в производство альтернативных технологий. Так что вполне вероятно, что уже в ближайшем будущем объем их производства начнет расти.  

На картинке ниже приведен 10-летний прогноз доходов от памяти, который показывает годовой доход, как от встроенных, так и от автономных новых модулей памяти. Использована полулогарифмическая шкала, поскольку сегодня соответствующие показатели для MRAM очень малы.

На диаграмме показан MRAM, но пока что рано говорить о том, какая технология выиграет гонку. Ясно только то, что это будет один новый вид памяти, а другие и далее останутся нишевыми.

В то время как доходы от флэш-памяти NAND и DRAM растут очень скромно, благодаря зрелости этих технологий, кривая MRAM как ожидается вырастет на 66% до $44 млрд к концу прогнозируемого периода в 2032 году. Отметим, что кривая агрегирует доходы от дискретной и встроенной памяти MRAM.

Ключевым фактором успеха будет экономия за счет масштаба. Наиболее важный фактор, обеспечивающий успех той или иной технологии памяти - это стоимость, а ее можно снизить только за счет оптимизации двух факторов: технологии обработки и необходимого объема пластины.

Экономия за счет масштабы учитывает пластины со встроенной памятью в уравнении объема. Крупносерийное производство пластин SoC или микроконтроллеров, включающих встроенную MRAM, скажется и на снижении стоимости производства дискретной MRAM.

Таким образом, в течение следующего десятилетия можно ожидать быстрый рост проникновения нового вида памяти, как во встроенной его форме, так и в виде дискретных микросхем, вплоть до конкурентного по объемам продаж уровня на котором сегодня находятся привычные нам технологии памяти.

#микроэлектроника #технологиИ
_______
Источник | #RUSmicro