Новости про MRAM

Память MRAM очень сложно использовать из-за её низкого сопротивления, что повышает её энергопотребление, по сравнению с другими технологиями. В новом исследовании южнокорейского гиганта показано, как ему удалось решить эту проблему.

Рассказывая о преимуществах MRAM, и том, как она может быть полезна для чипов ИИ следующего поколения доктор Сюнчуль Юн, один из авторов проекта, отметил: «Вычисления в памяти работает подобно мозгу, в том плане, что в мозгу вычисления также проводятся в сети биологической памяти, или синапсах, точках, в которых нейроны касаются друг друга. Фактически, пока наши вычисления проводятся на сети MRAM, они имеют предназначение, отличное от вычислений проводимых мозгом. Так, сеть твердотельной памяти в будущем может быть использована как платформа для имитации мозга моделированием соединений синапсов».

Чтобы достичь этого прорыва, исследователи Samsung разработали массив чипов MRAM, который заменяет вычислительную архитектуру «ток-сумма» на «сопротивление-сумма». В демонстрации вычислений ИИ чип продемонстрировал 98% точности в идентификации написанных от руки цифр и 93% точность в идентификации лиц.

В настоящее время Samsung заинтересована в повышении сопротивления MRAM, что позволит повысить скорость работы, надёжность и облегчить производство в большом масштабе.

Магниторезистивная память со случайным доступом создавалась как универсальная замена для DRAM (энергозависимой) и NAND (энергонезависимой) памяти. Сейчас стало очень сложно уменьшать размеры элементов при производстве памяти данных типов, а MRAM не имеет столь жёстких ограничений. Кроме того, у MRAM намного выше процент выхода годных микросхем при производстве. Так, при 22 нм технологии производства уровень годных микросхем на блине составляет 99,9% — поразительная надёжность технологии.

Кроме того, память MRAM уже демонстрировала установочное время в 1 нс, что выше теоретического предела для DRAM. Скорость записи также в несколько тысяч раз выше, чем у NAND. Также MRAM гарантирует 10 лет хранения данных при температуре 200° C и надёжность в 10⁶ циклов переключений. Всё это сообщил Лигион Веи, инженер Intel.

Похоже, что именно по 22 нм технологии и будет начато производство памяти MRAM, хотя отмечается, что Intel уже начала разгружать 14 нм заводы, так что возможен быстрый переход на более тонкий техпроцесс.

В Intel описали свою память на основе передачи момента спина (spin-transfer torque (STT)-MRAM), которая изготавливается по 22FFL. Сама корпорация называет её «первой памятью MRAM, основанной на FinFET технологии». Несмотря на то, что Intel называет свой продукт готовым для коммерческого использования, компания не уточнила, кто будет изготавливать и использовать это решение. Однако слухи гласят, что память уже поставляется некоторым клиентам.

В то же время Samsung изготовила STT-MRAM по 28 нм процессу FDSOI.

Память типа MRAM может стать заменой для DRAM и NAND, а также может заменить встраиваемую SRAM, благодаря меньшим задержкам чтения и записи, высокой надёжности и высокой целостности данных. Кроме того, MRAM легче масштабировать, чем SRAM, которую нельзя уменьшить также, как другие элементы рядом с ней.

Память MRAM имеет побайтную адресацию и характеризуется крайне низкими задержками, резко повышая производительность во множестве отраслей. Плата nvNITRO Accelerator Card использует эту прорывную технологию в отраслях, где скорость доступа к данным является критической. К примеру, в финансовых системах nvNITRO позволяет снизить задержки доступа к данным на 90%, по сравнению с SSD корпоративного класса. Именно поэтому представленная плата нацелена на финансовый сектор.

Карта nvNITRO позволяет системному приложению записывать или протоколировать большие объёмы на полной скорости приходящих данных и обеспечивает предельно низкие задержки менее 10 микросекунд. Это позволяет клиентам использовать одну карту nvNITRO в качестве фронтэнд кэша, объединённого с менее дорогим бэкэнд накопителем, обеспечивая высокоэффективное решение для журналирования информации и доступа к терабайтам данных на очень высокой скорости без риска потерь информации. В плате нет ни суперконденсаторов, ни источников бесперебойного питания, ни батарей, поскольку в ней используется безопасная при сбоях постоянная память STT-MRAM.

В настоящее время плата nvNITRO Accelerator Card доступна в формате HHHL (половина длины половина высоты) PCIe Gen3. Она поддерживает NVM Express 1.2.1, однако её объём составляет лишь 1 ГБ. Карта обеспечивает доступ к данным (блоками 4K как при чтении, так и при записи) на скорости 1,5 миллиона IOPS с задержками порядка 6 мкс.

Первые образцы плат nvNITRO Accelerator Card уже можно заказать у производителя.

Объединив свои усилия с NXP компания Samsung завершила изготовление MRAM чипов. Данная память будет использована в автомобильной электронике, средствах мультимедиа и в электронике для дисплейных панелей.

Компания Synopsys сообщила, что её платформа разработки полностью сертифицирована для использования в 28 нм техпроцессе FD-SOI предприятия Samsung Foundry. Компания отметила, что её средство разработки и связанные планы обработки совместимы с системой дизайна Synopsys Lynx Design System, включая описания, методологии проектирования и лучший опыт.

Джехон Парк, старший вице-президент Samsung Foundry, заявил, что технология 28FD-SOI позволяет создавать память, работающую как на высоких, так и низких напряжениях, что делает её идеальной для применения в IoT и автомобильных системах. Также память обладает превосходной программной коррекцией ошибок, что делает её идеальным выбором для отраслей с высокими требованиями к надёжности.

Обычно, кэш-память делится на два или три уровня, при этом, чем уровень ниже, тем меньше объём и выше скорость памяти. Для удовлетворения требованиям скорости разработчики процессоров применяют энергозависимую SRAM память.

Однако Toshiba представила новый тип кэша, который она назвала MRAM, или более точно STT-MRAM, которая является магниторезистивной памятью и использует переключение с помощью переноса спина электрона.

Собственно говоря, магнитные элементы хранения данных используются для хранения битов, и для модифицирования данных используют электроны с направленным спином.

Ранее уже осуществлялись попытки сделать нечто подобное, однако MRAM не была достаточно быстрой, и обладала меньшей, по сравнению со SRAM, энергоэффективностью.

Для решения проблемы Toshiba представила новую структуру схемы, которая маскируется под некоторые элементы DRAM и SRAM, но без утечки энергии. В результате MRAM кэш память L2 помогла снизить энергопотребление кэша на 80%, что в сумме составляет 60% всей энергии, потребляемой CPU. Надо сказать, что такой результат особенно хорош для AMD, которая использует большой кэш L2 и не применяет кэш третьего уровня. При этом, скорости работы памяти, по сравнению со SRAM, осталась неизменной. Так, MRAM позволяет записывать данные со скоростью 2,1 нс, а считывать — со скоростью 4,1 нс.

Учитывая, насколько сейчас популярны в мире вопросы энергоэффективности, можно ожидать, что компания заработает на своей разработке массу средств. Конечно, рядовой пользователь никогда не узнает о том, что в его процессоре теперь используется кэш-память нового типа, но он непременно почувствует увеличение времени автономной работы своего нового ноутбука.

Главными участниками этого объединения стали Tokyo Electron, Shin-Etsu Chemical, Renesas Electronics, Hitachi и американский гигант Micron Technology. Компании «будут координировать несколько дюжин исследований», которые будут проводиться под руководством профессора Тэцуо Эндох в Университете Тохоку в северной Японии.

По сообщениям Nikkei, память MRAM характеризуется в три раза меньшим энергопотреблением, по сравнению с DRAM, при этом позволяет в 10 раз увеличить объём и скорость записи. В теории всё это создает прекрасную основу для применения микросхем нового типа в портативных устройствах.

Однако, несмотря на утверждения об активном ведении разработок, до выхода коммерческого продукта ещё очень далеко. Сейчас считается, что на рынок новый тип памяти поступит только в 2018 году. Но не стоит забывать, что отрасль, связанная с выпуском памяти, очень часто шла по ложному пути.