新興存儲，開始走嵌入式路線_風聞

本文由半導體產業縱橫（ID：ICVIEWS）編譯自idtechex

新興內存已不再只是未來的前景。在嵌入式系統中，它正在成為現實。

多年來，MRAM、ReRAM、FeRAM 和 PCM 等新興內存技術一直被譽為顛覆性的解決方案，它們兼具閃存的持久性以及 DRAM 的速度和耐用性。這些技術有望顛覆傳統的內存體系。然而，正如IDTechEx市場報告《新興內存和存儲技術 2025-2035：市場、趨勢與預測》中所探討的那樣，儘管擁有顯著的技術優勢，但商業成功卻難以實現。英特爾和美光的 Optane就是一個典型例子，它引入了能夠彌合易失性內存和非易失性內存之間差距的 PCM技術。

儘管前景光明，Optane 卻未能實現商業化規模化。根本問題並非性能，而是經濟因素。傳統內存行業擁有數十年的生態系統發展和製造規模。任何新的內存技術進入市場時，產量都很低，而且缺乏生態系統的支持。這造成了一個生產成本陷阱：產量低導致價格高，從而抑制了需求並阻礙了規模化。其結果是，即使技術本身非常先進，也無法獲得發展動力，最終導致自身無法實現增長。

許多新興存儲器開發商不再繼續正面挑戰現有存儲器類型，而是轉移了重心。他們越來越多地瞄準嵌入式應用，而嵌入式閃存和 NOR 閃存等傳統技術正難以跟上步伐。這些嵌入式解決方案廣泛應用於微控制器和其他片上系統設計，隨着半導體工藝製程降至 28 納米以下，它們面臨着根本性的擴展挑戰。相比之下，新興存儲器技術具有快速的訪問時間、高耐用性、更高的能效和卓越的擴展潛力。

嵌入式存儲器是指集成在片上系統中的存儲器，而非作為獨立模塊存在。它用於微控制器、微處理器和現場可編程門陣列。這些嵌入式系統為汽車、工業、物聯網和邊緣人工智能等領域的應用提供支持。隨着邏輯尺寸的縮小，嵌入式存儲器也必須隨之擴展，以保持性能和集成效率。新興存儲器提供了一條可行的發展路徑。它們支持更小的節點，在更低的電壓下工作，並提供低延遲訪問，同時無需電源即可保存數據。這種組合對於下一代嵌入式設備至關重要。

這種向嵌入式集成的轉變已經在現實世界中獲得了巨大的發展勢頭。各大公司正在從研究階段轉向部署階段，這標誌着新興存儲器的商業可行性。Everspin Technologies 自主生產 Toggle MRAM，並與 GlobalFoundries 合作，在 22 納米節點上實現 STT-MRAM 的商業化。Weebit Nano 正與 SkyWater Technology 和 GlobalFoundries 合作，將其 ReRAM 投入量產，用於嵌入式片上系統 (SoC) 應用。代工廠本身在這一轉變中發揮着關鍵作用。GlobalFoundries 和台積電(TSMC)在其平台中提供 22 納米 ReRAM。在技術前沿，三星展示了其 14 納米嵌入式 MRAM，聲稱其擁有業界最節能的寫入操作和迄今為止最小的 MRAM 單元尺寸（僅為 8 納米）。

推動這一轉變的應用多種多樣。在汽車領域，電子控制單元和高級駕駛輔助系統需要能夠耐受高温、提供低延遲並承受反覆寫入的內存。在物聯網領域，嵌入式設備需要超低功耗和高數據保留率。在邊緣人工智能中，延遲成為一項關鍵的性能指標。更快的嵌入式內存可以顯著提升推理性能，並支持直接在設備上進行即時決策。新興的內存技術完全有能力滿足所有這些需求。

將嵌入式存儲器擴展到先進節點對於現代半導體設計至關重要。隨着片上系統 (SoC) 架構向 28 納米以下發展，嵌入式存儲器必須跟進以避免成為瓶頸。更小的節點允許更高的存儲器密度，從而支持更復雜的處理任務，並減少對外部存儲器模塊的依賴。這可以帶來更高的性能、更低的功耗和更低的延遲。先進節點還可以通過減少每位所需的硅片面積來提高成本效益。此外，現代 CMOS 工藝針對低壓操作進行了優化，新興存儲器比傳統閃存更適合此類環境。

嵌入式人工智能和智能邊緣設備的興起進一步加速了這一趨勢。邊緣計算系統越來越被期望能夠在本地處理數據、降低通信延遲並做出即時決策。這些系統需要快速、節能且非易失性的內存。傳統的嵌入式內存解決方案往往在一個或多個方面存在不足。MRAM 和 ReRAM 正在成為在這些環境中取代 NOR 閃存和嵌入式閃存的領先候選方案。它們具有快速的寫入速度、低待機功耗和長續航能力。它們還能隨着先進的邏輯節點擴展，從而能夠無縫集成到尖端芯片設計中。

雖然這些技術可能尚未準備好大規模取代 DRAM 或 NAND，但它們在嵌入式應用領域的成功展現了一條通往商業可行性的清晰道路。通過優先瞄準嵌入式系統，開發人員可以建立成熟的製造體系，建立戰略合作伙伴關係，並在性能優勢真正重要的領域站穩腳跟。嵌入式路線讓新興內存能夠在實際應用中證明自己，同時避免了成本和生態系統陷阱，這些陷阱曾阻礙了以往顛覆主流市場的嘗試。

新興內存已不再只是未來的前景。在嵌入式系統中，它正在成為現實。

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