Saiba tudo sobre a nova memória eMRAM da Samsung

Prepare-se para aprender algumas novas siglas. A Samsung iniciou a produção em massa de seu primeiro produto de memória de acesso aleatório magnético (eMRAM) baseado em sua tecnologia de processo de silício sobre isolante (FD-SOI) de 28nm totalmente esgotada, apelidada de 28FDS.

Por | @oficinadanet Internet Pular para comentários

A Samsung começou a produzir em massa a sua nova tecnologia, a memória RAM eMRAM, baseado em 28 nm, que havia sido apresentada em 2016. Essa nova tecnologia é escalável, fácil de implementar e é mais rápida e mais eficiente em termos de consumo de energia do que o eFlash, o atual padrão de RAM utilizado. 

Saiba tudo sobre a nova memória eMRAM da Samsung

Para ser específico, ela usa cerca de 1/400 do poder do eFlash durante as gravações, e mantém os dados mesmo estando desligada da energia elétrica. Quanto à velocidade, é cerca de 1.000 vezes mais rápida que o eFlash, na maioria dos casos de uso. Sua estrutura fácil de implementar e a falta de volatilidade, por sua vez, significam que ela pode ser uma excelente opção para praticamente qualquer caso de uso de memória RAM.

Solução de antigos problemas

Esta nova solução da Samsung resolve uma série de problemas. Para começar, é uma forma não volátil de memória, extremamente eficiente em termos de consumo de energia. Isso porque não precisa de eletricidade para armazenar dados. Os dados são armazenados através da interação de duas camadas ferromagnéticas, em ambos os lados de uma barreira fina. A passagem de eletricidade inverte a polaridade do filme de um lado, em áreas que correspondem a 1 vs 0 em binário, tornando o eMRAM extremamente fácil de ser lida ou gravada, e permitindo que ele armazene dados mesmo com o equipamento fora da tomada.

Quanto à facilidade de uso e implementação, o novo produto eMRAM da Samsung pode ser conectado diretamente a vários substratos e layouts de produtos existentes. Ele só precisa de três máscaras sobre um determinado substrato, o que significa que é bastante fino e pode ser colocado em praticamente qualquer dispositivo. Isso significa que pode ser usada em praticamente qualquer coisa, desde TVs à equipamentos IoT.

O design de 2016, que foi repetido e acabou se tornando esse modelo de produção em massa, é baseado na própria tecnologia de processo 28FDS da Samsung. Assim como com processadores e outros tipos de RAM, os processos para eMRAM serão refinados ao longo do tempo. A Samsung já planeja começar a fazer eMRAM com o 18FDS. Eventualmente, "processos mais avançados" também serão incorporados, como o finFET, um processo de transistor 3D que é comum na fabricação de processadores móveis.

A produção em massa da Samsung eMRAM é um grande avanço no campo da RAM incorporada. Sua eficiência de energia, velocidade e facilidade de implementação batem com facilidade em qualquer coisa que o mercado atual tem a oferecer. 

Quando a eMRAM chegará?

É provável que veremos equipamentos com a nova tecnologia eMRAM da Samsung em dispositivos antes do final deste ano, e isso vai acelerar significativamente os processadores, adicionar novos recursos a pequenos dispositivos IoT e tornar muitos tipos de dispositivos mais eficientes no consumo de energia, para citar apenas alguns benefícios.

O que isso significa para você como consumidor é simples; os preços não vão mudar muito, mas tudo está prestes a ficar mais rápido. Isso é o dobro de eficiência ou até mais quando a Samsung começa a mover a criação de eMRAM para outros processos de fabricação, que são mais compatíveis com outros casos de uso, e podem até oferecer melhor eficiência de energia e outras vantagens. 

A Samsung tem sido uma das empresas dominantes no mercado de memória RAM, entre todos os tipos de soluções, portanto, a nova tecnologia eMRAM não é susceptível a causar qualquer agitação dos mercados. Da mesma forma, embora seja muito mais veloz e eficiente em termos de consumo de energia do que as soluções atuais, não é exatamente um fator de mudança, e provavelmente não abrirá novos casos de uso de RAM incorporados.

Na conferência IEEE IEDM de 2019, organizada pela IEEE Electron Devices Society e pelo MRAM Global Innovation Forum, realizado pela IEEE Magnetics Society, houve palestras e workshops delineando o futuro da memória e Unidade de Estado Sólido (o famoso SSD). 

A tecnologia eMRAM e a Internet das Coisas

A tecnologia MRAM para aplicativos de produtos incorporados é promissora para a Internet das Coisas (IoT), a Inteligência Artificial e muitas outras aplicações. A Samsung é uma das empresas que se comprometeram a lançar o MRAM embutido em seus negócios de fundição. 

A Samsung demonstrou uma lógica de 28nm com um STM-MRAM de 8 Mb. No início do ano, a ARM informou que apoiará a eMRAM nos processos de 28nm da Samsung. A fabricante sul coreana recentemente introduziu um SSD que incluía um processador ARM para aplicativos de armazenamento computacional. O dispositivo de memória MRAM de processo de 28nm da Samsung é mostrado abaixo.

MRAM de 28nm da SamsungMRAM de 28nm da Samsung

A Intel também descreveu o STT-MRAM em seu processo 22FF 22FFL. O dispositivo da Intel é um dispositivo FinFET MRAM, provavelmente o primeiro desse tipo. A Intel disse que seu dispositivo MRAM estava pronto para produção. A seção abaixo mostra o MTJ incorporado no processo de lógica 22FFL da Intel.

MRAM Intel 22nm FinFETMRAM Intel 22nm FinFET

A Global Foundries também mostrou a tecnologia MRAM de 40 Mb, incorporada de 22 nm, para aplicações de MCU automotivas de baixa potência. Estes dispositivos eram notáveis ​​na medida em que podiam ser usados ​​entre -40 e 150 ºC, com boas características de leitura e escrita e imunidade a 500 campos magnéticos de Oersted, mesmo a 150 ºC.

Toda fundição disse que ofereceria memória MRAM (e outras memórias emergentes) em seus produtos incorporados. Estes incluíram Samsung, TSMC e UMC. Um cliente da TSMC (Gyrfalcon) anunciou logo após o IEDM que seu novo chip acelerador AI está usando a MRAM da TSMC em um processo de 22nm para fornecer 40 MB de memória. O novo chip pode ser usado para classificação de imagens, identificação de voz, reconhecimento facial, reconhecimento de padrões e outras aplicações.

Outros trabalhos exploraram desenvolvimentos em mudança de fase, RAM resistiva, assim como dispositivos RAM ferroelétricos. Um documento da SK Hynix demonstrou uma memória de ponto cruzado de mudança de fase de 2 níveis em um processo auto-alinhado, com latência de leitura de menos de 100 nm em uma matriz de 16Mb. Imagens do papel são mostradas abaixo.

Memória de mudança de fase de dois níveis SK hynixMemória de mudança de fase de dois níveis SK hynix

Um artigo da Samsung explorou o STT-MRAM usado como parte de uma rede neural para aplicativos de IA. Um artigo da IBM Zurich enfocou a memória de mudança de fase para a multiplicação In-Memory. Outro artigo da IBM descreveu uma célula sináptica eletroquímica com 100 níveis discretos, para um dispositivo de computação neuromórfica de baixa potência. A figura abaixo é deste documento.

Célula sináptica eletroquímica da IBMCélula sináptica eletroquímica da IBM

Nas palestras do Fórum Global de Inovação da MRAM, projetou-se que a eMRAM será usada inicialmente para substituição de eFlash e, eventualmente, para aplicativos SRAM. Isso incluiu o trabalho de refusão de solda com retenção de dados MRAM. Algumas apresentações demonstraram retenção de dados de 10 anos a 85 ºC, para alguns projetos de MRAM. Os clientes da MRAM incluem empresas como a Airbus, a Broadcom, a Dell EMC, a NXP, a Siemens e a Schneider Electric.

Esses documentos do IEDM e outros documentos do Fórum Global de Inovação do MRAM forneceram insights sobre o futuro do armazenamento não volátil, e seus usos em futuros aplicativos de computação, incluindo vários aplicativos de computação de IA e in-memory.

A Samsung anunciou que ampliará seu leque de soluções de memória não volátil de alta densidade ainda este ano, incluindo o lançamento do chip de 1GB eMRAM em 2019. Antes disso, a Intel também anunciou que está pronta para a produção em massa de chips eMRAM. À medida que as fábricas de memória gradualmente começam a produzir em massa chips eMRAM, poderemos usar esses chips de memória de baixo consumo e alto desempenho em breve.

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