MRAM与RRAM：重塑嵌入式内存与应用的未来格局

来源：爱集微  时间：2024-11-14

嵌入式闪存及其对应的离片NOR闪存，在非易失性内存领域（即用于持久性或长期数据存储）多年来占据着标准地位。然而，随着工艺技术尺寸缩小至28nm以下，这些传统内存技术在支持方面显得力不从心。此外，它们原本并非为AI、物联网以及其他要求快速且大规模数据收集、传输、存储及分析的应用而设计。

为了满足对高性能非易失性内存的需求，两种新兴技术逐渐成为焦点：磁阻随机存取存储器（MRAM）和电阻随机存取存储器（RRAM）。这些嵌入式内存不仅满足了现代处理技术对密度、容量及可扩展性的需求，还针对各种应用场景、用例及特定需求进行了优化设计。

MRAM：卓越的可靠性与性能

从核心AI技术到借助云端连接的边缘设备，各类应用均呈现出独特的内存需求。MRAM与RRAM以其各自的显著特性与权衡优势──包括可靠性、存储密度、性能及成本等方面──为用户提供了多样化的选择及针对不同用例的优化方案。

以MRAM为例，它在极端环境下依然能保持出色的可靠性，并展现出卓越的功耗、性能与面积（PPA）综合指标。MRAM最初为满足航空航天领域的严苛要求而研发，其通过可调磁层设计实现了存储密度的最大化。得益于其出众的功耗控制及性能表现，MRAM成为那些追求极致可靠性和数据完整性的应用的理想之选。

在现代交通工具中，MRAM的应用尤为突出，如支持空中下载（OTA）软件更新的智能汽车。此外，MRAM还有助于在不牺牲性能的前提下，降低高级微控制器（MCUs）和AI加速器的能耗。

然而，MRAM对强磁场较为敏感，这在一定程度上限制了其应用范围。因此，在特定环境下，可能需要通过实施物理隔离措施或采用屏蔽技术来降低潜在风险。

RRAM：成本最低且密度最高

尽管MRAM已然成为传统嵌入式闪存的流行替代选项，RRAM在市场认知与采纳程度上尚处于初期阶段。RRAM借助介电层进行数据存储，相较于MRAM，它对磁场不敏感，但在极端环境与条件下的可靠性略逊一筹。

低成本与低能耗的特性，加之高密度及良好的可扩展性，令RRAM成为物联网设备、可穿戴设备、室内传感器以及其他对成本、功耗及空间效率有较高要求的应用的理想之选。此外，RRAM亦被应用于汽车领域，在这些场景中，环境条件相对温和或已得到妥善处理。

不论具体的应用或用例如何，MRAM与RRAM相较传统的嵌入式内存技术，均展现出更为卓越的密度、能效比、可扩展性以及性能表现。

借助灵活且基于IP的编译器优化MRAM与RRAM的开发流程

新思科技提供基于IP的编译器解决方案，有效简化了MRAM与RRAM的集成工作。区别于市场上其他仅提供有限固定宏选项的产品，我们的编译器具备高度的综合性与可配置性，使开发者得以迅速构建多样化的内存宏，并精准匹配内存规格（包括尺寸与宽高比）与微控制器（MCU）的具体需求。

以我们的MRAM编译器为例，其支持的内存容量高达128Mb，同时占用更小的芯片面积，并提供丰富的配置选项，如多比特字宽、宽高比及布局优化等，远胜于其他同类IP解决方案。此外，写验证写与读修改写等高级功能有效提升了性能表现并降低了功耗。通过可配置的内存宏生成，开发者能够针对特定应用场景进行精细化优化，进而实现超过10%的性能、功耗与面积（PPA）综合优势。

我们的MRAM编译器特别适用于那些对电源管理要求简化、集成了自测试（BIST）与修复机制以及采用纠错码（ECC）技术的新兴应用领域。它不仅加速了系统级芯片（SoC）的开发与上市时间，还响应了AI赋能应用中对高可靠性、成本效益及高效能内存的迫切需求。

目前，我们正积极在GF 22FDX工艺平台上推进汽车级MRAM与RRAM编译器的开发工作。经过测试，数据保持能力、写入耐久性以及磁免疫性能均达到或超越了预设的设计目标。

重塑嵌入式内存与应用的未来格局

MRAM与RRAM突破传统内存方案的局限，为汽车系统、物联网设备及AI加速器等广泛领域带来创新变革。其无缝的芯片内集成、低能耗特性以及极高的存储密度，使其完美适配当前及未来计算需求的演进。

领先的晶圆制造商已发布针对MRAM与RRAM技术的进一步发展路线图，其中包括推进至6nm及更高工艺水平的FinFET（鳍式场效应晶体管）解决方案。我们将不断推进下一代内存技术的研发，并致力于协助重塑嵌入式系统的未来前景。