MRAM等新興的非易失存儲(chǔ)器將成為實(shí)現(xiàn)內(nèi)存計(jì)算架構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)之一

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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