Оценка развития перспективных ИС ЗУ

Оценка развития перспективных ИС ЗУ

Выпуск 19(6743) от 30 сентября 2021 г.
РУБРИКА: МИКРОЭЛЕКТРОНИКА

Недавно исследовательские фирмы Objective Analysis и Coughlin Associates опубликовали прогноз развития рынка перспективных типов схем памяти. В нем прогнозируется, что к 2031 г. емкость рынка таких приборов составит 44 млрд долл. Утверждается, что они начнут вытеснять существующие типы ИС ЗУ, а именно флэш-память NOR-типа, СОЗУ и ДОЗУ, как в секторе автономных схем памяти, так и в сегменте приборов, встраиваемых в микроконтроллеры, специализированные ИС (ASIC) и даже компьютерные процессоры.

Авторы исследования предполагают, что со временем новые типы схем памяти сформируют собственные рынки. Это обеспечивает большое конкурентное преимущество – ​не только производителям ИС ЗУ и кремниевым заводам, но также проектировщикам и пользователям «систем-на-кристалле» (SoC), которые уже включают перспективные энергонезависимые схемы памяти в свои проекты – ​с целью достижения гораздо более конкурентоспособного энергопотребления и быстродействия системы.

Рост доходов от продаж новых типов ИС ЗУ будет частично обусловлен потребностью в новых инструментальных средствах для поддержки различных процессов и использования разнообразных материалов. Это придаст импульс развитию рынка капитального оборудования. Например предполагается, что общий доход от оборудования для производства схем магниторезистивной памяти (MRAM). При этом доходы от продаж автономных MRAM и STT-RAM вырастут примерно до 1,7 млрд долл. – ​более чем в 42 два раза по сравнению с доходами от продаж автономных MRAM в 2020 г. Встраиваемые схемы MRAM, наряду со встраиваемыми схемами резистивных ОЗУ (ReRAM) будут все активнее продвигаться в качестве альтернативы СОЗУ и флэш-памяти NOR-типа в SoC (рис. 1).



Источник: Objective Analysis

Рисунок 1. Прогноз развития технологий памяти.

STT (spin-transfer torque) – память на эффекте переключения спинового момента электрона


По оценкам специалистов фирм Objective Analysis и Coughlin Associates объем продаж схем 3D XPoint может достичь к 2031 г. более чем в 20 млрд долл., что поможет увеличить потребление ОЗУ на эффекте изменения фазового состояния (PCRAM). В настоящее время ИС семейства Optane от Intel является единственной коммерчески доступной памятью типа 3D Xpoint. Отмечается, что для ее полного использования требуется новое ПО. Кроме того, целевые клиенты, которые, скорее всего, воспользуются преимуществами ИС нового типа, находятся в финансовом секторе. Они же, как правило, чрезвычайно консервативны. И хотя 3D Xpoint – ​это технология на основе PCRAM, судьба Optane во многом связана с процессорами Intel Xeon, особенно сейчас, когда корпорация вышла из бизнеса твердотельных накопителей (SSD) на основе Optane из-за проблем с их реализацией.

Привлекательность Optane в DIMM-реализации заключается в том, что они дешевле ДОЗУ – ​их удельная стоимость в пересчете на гигабайт емкости, по данным Intel, вдвое ниже.

При создании перспективных типов схем памяти главным препятствием для их широкого внедрения всегда была рентабельность. Непосредственные возможности развития рынков MRAM и ReRAM – ​сектор страиваемых решений для SoC, где традиционные встраиваемые решения – ​флэш-память NOR-типа и СОЗУ столкнулись с ограничениями в плане дальнейшего применения. SoC на основе MRAM уже поставляются на рынок, а SoC на основе ReRAM, как предполагается, появятся в ближайшем будущем.

Привлекательность и перспективы внедрение STT MRAM обусловлены совместимостью процессов MRAM и STT-RAM со стандартными КМОП-процессами. Соответственно, эти ИС ЗУ могут формироваться непосредственно поверх КМОП логических пластин. Это делает MRAM жизнеспособной заменой флэш-памяти NOR-типа и СОЗУ, поскольку флэш-память не имеет такой же совместимости с обычными КМОП процессами, а экономия энергии энергонезависимых и более простых MRAM и STT MRAM по сравнению с СОЗУ весьма значительна (рис. 2).



Источник: Objective Analysis / Coughlin Associates

Рисунок 2. Отгрузки автономных ИС ЗУ по емкости памяти в период 2019–2031 гг., Пбайт

Пбайт=1015 байт

MRAM (magnetoresistive random-access memory) – магниторезистивная (энергонезависимая) оперативная память, хранящее данные при помощи магнитных моментов, а не электрических зарядов.

3D Xpoint – технология памяти на основе эффекта изменения фазового состояния. Бестранзисторная схема памяти, в которой пара «селектор-ячейка памяти» располагается в точке пересечения перпендикулярных проводников. Запись бита происходит при изменении агрегатного состояния вещества при подаче на селектор напряжения определенной величины


Несмотря на потенциальный рост рынка MRAM специалисты полагают, что не все современные производители выживут. Пример – ​ликвидация фирмы Spin Memory и распродажа всех ее патентов. Закрытие этой фирмы не обязательно отражает состояние рынка MRAM в целом, просто ее прибылей в краткосрочной перспективе оказалось недостаточно для финансирования бизнеса. Решение создать собственные мощности завершающих этапов обработки, в рамках которых кристаллы MRAM этажировались поверх стандартной CMS-логики, оказалось слишком дорогим – ​это, вероятно, и сделало ее непривлекательной для инвесторов.

Отмечается, что технологию MRAM продвигают не только производители памяти, но и кремниевые заводы, такие как TSMC, Samsung и GlobalFoundries, обладающие передовыми технологиями. Возможность MRAM масштабироваться наравне с логикой — это то, что позволит этим ИС ЗУ стать альтернативой СОЗУ и флэш-памяти NOR-типа, а также, в конце концов, заменить их. В определенный момент это приведет к тому, что цены на MRAM опустятся до уровня, приемлемого для многих других приложений, для которых ранее цены на MRAM были слишком высоки.


Gary Hilson. Emerging Memories Look to Displace NOR, SRAM. EE Times, 08.30.2021 https://www.eetimes.com/emerging-memories-look-to-displace-nor-sram/


ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Выпуск 24/25 (6748/6749) от 23 декабря 2021 г. г.
Выпуск 24/25 (6748/6749) от 23 декабря 2021 г. г.