磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器(Magnetic RAM,MRAM)是一種利用電子自旋方向存儲(chǔ)信息的技術(shù)。它具有高讀寫(xiě)速度,高集成度,無(wú)限次可重復(fù)擦寫(xiě)的特點(diǎn),是一種未來(lái)可能的通用型存儲(chǔ)器。
根據(jù)麥肯錫的報(bào)告,人工智能可以使半導(dǎo)體企業(yè)從系列技術(shù)創(chuàng)新中獲得總價(jià)值的40%到50%,而其中存儲(chǔ)將實(shí)現(xiàn)最高的增長(zhǎng)。以深度學(xué)習(xí)為代表的人工智能應(yīng)用需要密集的卷積陣列,包括CPU、GPU在內(nèi)的傳統(tǒng)計(jì)算架構(gòu)性能受限于數(shù)據(jù)傳輸帶寬,內(nèi)存計(jì)算(In-memory Computing)架構(gòu)或許能夠在人工智能領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更好的性能。MRAM等新興的非易失存儲(chǔ)器將成為實(shí)現(xiàn)該架構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)之一。
第一代MRAM是toggle MRAM,采取磁場(chǎng)寫(xiě)入數(shù)據(jù)的方式,其特點(diǎn)是容易設(shè)計(jì)制造,缺點(diǎn)在于尺寸大,難以微縮。
第二代MRAM是STT MRAM,采用自旋極化電流寫(xiě)入的方式,相比于第一代產(chǎn)品具有更快的速度,更高的能效比,以及更容易微縮。
MRAM讀寫(xiě)速率及耐久度和DRAM相當(dāng),但是具有非易失性,無(wú)需刷新電流的優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)MRAM商業(yè)公司Everspin的數(shù)據(jù),第一代Toggle MRAM市場(chǎng)主要集中在PLC、游戲、醫(yī)學(xué)儀器、高端儀表、磁盤(pán)陣列日志存儲(chǔ)、工業(yè)等領(lǐng)域,未來(lái)有一定增長(zhǎng)空間,主要的機(jī)會(huì)將會(huì)在汽車電子領(lǐng)域。2019年,Toggle MRAM的市場(chǎng)規(guī)模估計(jì)在5.51億美元,并且在未來(lái)能夠達(dá)到年均復(fù)合增長(zhǎng)率6%,到2022年達(dá)到6.56億美元。
STT-MRAM市場(chǎng)將主要在SSD領(lǐng)域,未來(lái)還具有較大增長(zhǎng)空間,可能的機(jī)遇在RAID、存儲(chǔ)加速、網(wǎng)絡(luò)加速、視頻監(jiān)控、以及內(nèi)存計(jì)算等領(lǐng)域。2019年,STT-MRAM市場(chǎng)規(guī)模估計(jì)9.95億美元,預(yù)計(jì)未來(lái)年均復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)30%,到2022年達(dá)到22.1億美元。
美國(guó)AI加速器初創(chuàng)公司Gyrfalcon Technology Inc. (GTI)已經(jīng)將MRAM技術(shù)運(yùn)用于移動(dòng)端和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)加速。相比于SRAM,將MRAM用于存儲(chǔ)CNN中的系數(shù),能夠在讀寫(xiě)速率不變的情況下,使功耗降低20%-50%,并且具備瞬時(shí)啟動(dòng)的能力。未來(lái),MRAM或許將廣泛用于物聯(lián)網(wǎng)等對(duì)功耗敏感應(yīng)用。
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