Clever Geek Handbook

Lembre-se de tudo. Compreendendo a memória semicondutora

Quando escrevi o artigo “Quem é quem no mundo da microeletrônica” no início do ano , fiquei surpreso que nas dez maiores empresas de semicondutores, cinco estão engajadas na produção de memória, incluindo duas - apenas na produção de memória. O volume total do mercado global de memória de semicondutores é estimado em US $ 110 bilhões e é uma dor de cabeça constante para participantes e investidores, porque apesar do crescimento de longo prazo junto com toda a indústria de microeletrônica, o mercado de memória local é muito febril - 130 bilhões em 2017, 163 em 2018. 110 em 2019 e 110 são esperados até o final de 2020. 





As 10 maiores empresas mundiais de microeletrônica, fabricantes de memória são destacadas em vermelho.
As 10 maiores empresas mundiais de microeletrônica, fabricantes de memória são destacadas em vermelho.

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Um diagrama da hierarquia de memória em sistemas de computação, com tamanhos relativos de memória e latências de acesso.
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– -. , , . . -, , ( , ). - , . “ ” – 6T-.





Diagrama de fiação da célula SRAM 6T
6T- SRAM

– , DRAM -, , . , , . , , SRAM : – 28, 7 5 – , SRAM . , .





Diferentes variantes da topologia de uma célula de memória estática de seis transistores. Fonte - G. Apostolidis et. al., "Design and Simulation of 6T SRAM Cell Architectures in 32nm Technology", Journal of Engineering Science and Technology Review, 2016
. — G. Apostolidis et. al., «Design and Simulation of 6T SRAM Cell Architectures in 32nm Technology», Journal of Engineering Science and Technology Review, 2016

SRAM , , Am2900 581 . , , - , , , . - . , , , SRAM : 420 , 0.3% , . – , , , - . , SRAM – . , SRAM , . , , -, , MRAM, , , Cypress – , .





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Esquemas de células de memória estáticas e dinâmicas

. DRAM (Intel 1103) 1970 1024 , 16 ! , . -, , DRAM , , .





Um diagrama esquemático do progresso da tecnologia de produção DRAM.
DRAM.

, DRAM , , .





, Intel

Intel 1968 . , . Intel , DRAM, - , DRAM, Toshiba, .





, Intel -, , Micron, , Intel Optane, .





DRAM 60-80 . NAND Flash, . DRAM – Samsung SK Hynix, Micron. – , Samsung , Micron SK Hynix , DRAM Flash. 95% , .





– , (40-50%), (15-20% ), (20-25%). , , , .





, “ ”, , HBM – high bandwidth memory. , , , , .





O interior do acelerador gráfico AMD Fiji. O cristal central é o computador real, em ambos os lados há chips DRAM HBM compactados em várias camadas.
AMD Fiji. – , – HBM DRAM.

, , – , . 16 , – Kingston Technology 80%, 2-3% . Kingston – Micron SK Hynix. Samsung , , , DRAM .





, Kingston

Kingston – , 1987 ,  SIMM- . , Kingston “” 1995 , , DRAM c 25% 80% , SSD, Kingston , 26% 8% 6% .





Módulo de RAM Kingston. Preste atenção à densidade de embalagem dos chips na placa.
Kingston. .

Kingston - , , . , Kingston .





, DRAM Intel? 1999 Hitachi NEC Elpida, DRAM- Mitshibishi. , , , Apple. 2009 Elpida, 2012 , Micron.





DRAM flash-, .





-

SRAM, DRAM – , , . , , , - – . – . – , IBM , 2.5- HDD . , , SSD. HDD 2012, -.





Diferentes gerações de discos rígidos.
.

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Estrutura da célula flash
-

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- , , , , , . - – NOR Flash NAND Flash, . – NAND , NOR .





Comparação das arquiteturas NOR Flash e NAND Flash
NOR Flash NAND Flash

NOR Flash , , . NAND Flash : , , – . , - , – - ? , , , word line. NAND Flash , . , , , random-access.





, – NAND Flash NOR Flash, , : NAND – 40-60 , NOR – . ? , . NOR Flash , , NAND Flash , , , , .





, NAND Flash – , – - -. . NOR Flash – , – , , . , embedded , NOR Flash EEPROM.





: PROM

, EEPROM, – , – Read-Only Memory ROM. . ( , Intel 8086. , - - , , ? PROM (P – programmable), , , , .





– Antifuse, . : ( ), , . , , .





Aparência de memória em jumpers queimados

, , , EPROM (E – erasable) EEPROM (EE – electrically erasable). -. EEPROM NOR Flash c .





NAND Flash

NAND Flash, , , HDD , , . NAND Flash – Samsung (33% ), Kioxia ( Toshiba, 20% ), Western Digital (14%), SK Hynix (11%), Micron (10%), Intel (8%).





, , Intel, Micron -. – Western Digital, HDD, – fabless- . WD Kioxia, . WD – RISC-V, .





NAND Flash, . -, “” , , - , – , - . , - , 3D NAND , , , .





Seção esquemática da memória Flash NAND 2D e 3D
NAND Flash

, , , . , – , , ( , ). , , – , . , , , , 128 192 , -. - 15-20 , – 0.1-0.2 ! , GAAFET . Samsung 1 , .





, 97% . , , .





, - , , . , DRAM -, , . , , ,   EEPROM, , -.





– MRAM ( RAM), FRAM ( RAM) PCM (phase-change memory).





FRAM – . , FRAM . , MSP430, , – , 130 , – . , , FRAM, FeFET, .





MRAM , , . , – , . MRAM 2004, -. , , , MRAM , , . , , MRAM , Samsung GlobalFoundries.





PCM – , , , ( ). PCM , MRAM – , . PCM : 2012 Micron , 2014 . – Intel 2017 3D Xpoint SSD Optane (Intel) X100 (Micron). , . , SSD NAND Flash.





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-, - SRAM. – 16631, 16 90 , “”. , , .





-, "" 180 EEPROM, (RFID-) 16 . , , , .





EEPROM, – “-”, MRAM. – , 300 . , - , , MRAM. (, 300 ). 1 4 , 35 35/90/120/150 . MRAM, SMIC TowerJazz. , .





, – , . 122 , , – , . , , NAND flash , , . – -. , , . , , .







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