嵌入式和獨立式NVM:兩種不同的未來?

作者 : Yole Développement

在MCU、IoT和用於ASIC產品的記憶體緩衝驅動下,新興的eNVM已準備好一飛沖天...

根據Yole Développement (Yole)預測,新興的非揮發性記憶體(NVM)市場在2020-2026年之間,整體將以約44%的CAGR成長」。Yole記憶體市場與技術分析師Simone Bertolazzi稱:「經過幾年的發展,新興的嵌入式NVM技術已經顯著成熟,並已為市場起飛準備就緒。」2026年eMRAM市場規模約為17億美元,相當於整體新興eNVM市場的76%。

在MCU、物聯網(IoT)和用於ASIC產品的記憶體緩衝(buffer)驅動下,新興的eNVM已準備好一飛沖天。供應鏈方面,eMRAM市場預期將快速成長,這可歸功於各主要代工廠——台積電(TSMC)、三星(Samsung)、格芯(GlobalFoundries)、聯華電子(UMC),以及首批採用MRAM的先行者(如Sony)的共同參與。

2020年,首批基於eMRAM的商用產品上市,即由三星製造的Sony GPS SoCs (28nm FDSOI),該產品被用於華為(Huawei)的智慧手錶,以及由台積電採用22nm超低漏電製程(ULL)製造的Ambiq低功耗MCU。預計在2021年可能會有許多基於eMRAM的元件進入量產,其中包括Greenwave的人工智慧(AI)處理器,採用由格芯製造的eMRAM (22nm FDSOI),以及由Numen和Gyrfalcon開發的Edge-AI加速器晶片,採用台積電22nm ULL製程製造。2020 年也有含嵌入式RRAM (eRRAM)的產品投放市場,新唐-松下(Nuvoton-Panasonic)推出了針對安全應用的新型IC元件,採用40nm OxRAM製程。

根據Yole記憶體團隊在其新發佈的《2021 年新興非揮發性記憶體》所做的分析,eMRAM預計將比RRAM更快地得到採用。Yole的分析師們預測,在發展藍圖得以有效實施的樂觀情況下,2026年eMRAM市場規模將達到約17億美元,相當於整個新興eNVM市場的76%左右。

然而,eRRAM仍將是一個強大的競爭對手。事實上,領先的競爭企業一直在對RRAM進行投資,目標是在40nm米及更高尺寸上替代eFlash:

  • 台積電已透過嵌入式OxRAM豐富其40nm ULP11製程,目前以22nm製程生產OxRAM。
  • Dialog Semiconductors授權格芯使用Adesto CBRAM技術,目前格芯正將其用於22nm FDSOI上實施,用於低功耗消費類應用。
  • 聯電正與新唐-松下合作開發28nm OxRAM,未來幾年或將瞄準進軍智慧卡市場。

最後,ePCM仍有其競爭力,並將以替代汽車MCU中的eFlash為目標。其主要推手是意法半導體(STMicroelectronics;ST),該公司已選擇PCM作為汽車市場中28nm FDSOI節點的最佳新興NVM解決方案。

另一方面,獨立式NVM市場則預計在2026年時達到33億美元。獨立式PCM市場預計將在2026年成長至約26億美元,屆時並將佔整體獨立式記憶體市場的78%左右。

Yole半導體、記憶體與運算部門主管Emilie Jolivet說:「這個由PCM、MRAM和BRAM組成的獨立式新興NVM市場將從2020年約5.95億美元成長至2026年約33億美元。它將由兩個關鍵細分市場驅動,即低延遲存儲(企業和用戶端 SCM硬碟)和持久記憶體(NVDIMM)。」

Yole預期PCM預計將成為領先技術,這要歸功於英特爾(Intel)與其伺服器CPU捆綁銷售的3DXPoint產品銷量——尤其是PM12DIMM。2020年已有新型獨立式Optane產品推出,市場期待已久的Alder Stream SSD。這是第一款採用帶四個PCM堆疊層之第二代3D XPoint技術的產品。Yole的合作夥伴System Plus Consulting在其專題報告中對英特爾Optane128GB DIMM進行了全面分析。

System Plus Consulting的技術與成本分析師Belinda Dube說:「3D XPoint記憶體形成了一種帶多級記憶體單元陣列的垂直結構。採用這種策略是為了增加記憶體單元密度。這些記憶體單元使用的是一種相變材料。它不像傳統記憶體那樣使用電晶體,而是透過材料電阻的變化來實現位元儲存。記憶體單元是一種電阻隨晶體結構變化而改變的材料。」

2020 年底,英特爾確認《財星》(Fortune)的500大企業中約有200家或是已經直接部署了Optane PM,或是處在POC階段,而從POC到部署的轉化率預計將超過85%。然而,人們發現為PM部署而建立一個軟硬體生態系統極具挑戰性且耗時,目前這是由關鍵參與方英特爾來承擔的。

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