内存新技术的年度更新

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00:16马克韦伯:所以，我要在这次会议上给大家介绍一下新出现的记忆。我们的重点，不像之前我讲过的，是关于数据中心应用而不是所有可能的新兴记忆应用。我的名字是马克·韦伯，我在MKW风险投资咨询公司工作，你们有我的联系方式。

我们要讲的主题是，为什么会有新的记忆;比较历史和最近的技术;内存产品的生命周期，这对决定我们在这些技术中的位置很重要;我们会讲到PCM相变存储器，Optane, 3D XPoint这些都是一样的;谈谈磁阻随机存取存储器、电阻随机存取存储器和铁电随机存取存储器。我们在这里要讨论的一件事是我们将移动…我想把话题从新兴记忆转移到新兴技术。哪些已经出来了?我们今天可以用哪些呢?然后我们会讨论数据中心应该关注什么。

01:21兆瓦：我们看看内存技术，我们看看。．．我们有一堆不同的技术，我们可以看出，它们具有不同的属性，有用和不同的权衡。因此，如果我们看看这两个历史，DRAM和NAND，您可以看到这两种技术的延迟和成本有很大的权衡，以及它们通常使用的地方。如果我们查看其他技术，那么改变的东西是3D xpoint现在正在高批量生产上，MRAM在较高密度下离散的离散，并且也被多个奖励使用。因此MRAM还增加了其HBM能力。这里列出的其他技术是电阻式RAM，纳米管RAM和铁电RAM - 实际上没有进展的那些。我们在那里没有任何高批量的产品，较高的密度，因此自去年以来的那些远远不变。

02:21 MW：所以，当我们研究新记忆的原因时，我们要考虑的是NAND扩展以及NAND能否继续扩展。NAND闪存具有256层以上的视线和QLC。到2025年，钻头成本将降低75%左右。因此，如果你看，我们可以扩大规模，增加更多的层，增加很大的密度，得到巨大的，非常大的，很大的成本降低，我们可以做到这一点，仅仅用我们今天所知道的技术。我们现在可以做超过1tb的芯片，我们可以在一个包里做2tb。今天的最佳位置是256到512千兆，所以密度不是我们现在要解决的问题。串堆叠，CMOS下的阵列允许许多不同的电路选择。因此，NAND技术短期内不会完成，而且没有一家公司在成本上接近。NAND的价格仍然是HDD的4到5倍，但它正在不断改进。因此，NAND显然是所有计算机应用的高密度、低成本解决方案。 That's the one you want to go to if that's what you look for is high density, low cost.

03:39 MW:如果我们看看新内存，看看DRAM的扩展。DRAM扩展速度明显放缓，但仍保持稳定。各公司正在实施极紫外光电(EUV)和间距倍增技术，以达到10纳米。人们认为其中一个问题是，你无法在低于，比如说，20纳米，18纳米或16纳米…所有的公司都有关于如何基本达到10纳米的建议。他们有不同的方式。三星和SK海力士他们谈论的是EUV，而美光公司谈论的是音高倍增，这只是基于他们的制造技术的最佳点进行了优化。然而，所有的公司都有实现这一目标的目标，我相信所有的公司都已经提出并展示了一些细节，关于他们未来5到6年的计划，以实现下一代技术。

04:33 MW：如果需要的话，新的体系结构可以工作，但是还没有重大的变化。如果需要的话，所有公司都有选择——我喜欢称之为技巧——来提高密度或做出权衡，或做一些他们需要做的事情来提高技术。DDR5正在引导总线速度的提高，所以它是另一个。有一段时间，我们不确定我们是否会有DDR5;我们不确定我们是否能得到巴士速度的提高。DDR5现在已经步入正轨，所以我们希望DRAM技术能够提高速度和功率。所以，这是一种新的东西或者至少比一两年前更有信心。因此，DRAM在2026年都有可伸缩的视线，没有任何问题。

05:18 MW:每年10%的成本降低和25%的密度提高是我的模型。同样，降低10%的成本并不是什么惊天动地的事情。对于10%，你不会冒很大的风险，但这是你可以持续做的事情，一旦你看到10%交付，你就可以转换成新技术。

因此，DRAM仍然是快速易失性随机存取存储器的首选。当你想要快速内存时，DRAM是你在任何计算机应用程序中都会使用的。那么，为什么新的内存不能满足需求呢?因此，真正驱动这些新技术的问题是DRAM和NAND无法满足需求。NAND速度慢，面向块，而且损耗大，但在价格上无法与之匹敌。DRAM是易失的，密度增长缓慢，不是很理想，但至少它是RAM，所以它是随机存取的，不会损耗。所以，当你有一些东西你知道你要循环很多，你需要高速，你需要随机存取，你使用DRAM，然后你可以把它与NAND在各种应用中结合。我们想从新技术中得到的是一个快速的非易失性存储器，我们想要一个比DRAM密度更高的随机存取存储器，所以这是我们想从这些新技术中得到的两件事。

06:43 MW:那么，新技术需要什么呢?理想的通用存储器应该和DRAM一样快，非易失性，无限循环，比NAND便宜。这不会很快出现，也可能永远不会出现。在未来10年里，没有任何东西能取代DRAM或NAND。“下一个会取代它们的技术是什么?”没有什么能取代它们;甚至都没有求婚。实际情况是，我们需要做出一系列的权衡，这是在NAND-DRAM和各种计算机架构方面。但这次演讲的目的是加入一些新技术来填补空白，以提高我们的计算能力。

图这是一个我以前所示,这里的关键是当我们我们看新的记忆——我们看谱的延迟和差距,早在2015年,当我们看着它时,我们的大问题是我们所谓的差距,我们说,“我们需要在DRAM和NAND之间,就像一个记忆,”它被称为持久内存或存储类内存，我们有一个巨大的延迟区域没有覆盖。

07:53 MW:如果你看看它，今天和将来，这个差距不存在。我们有技术，填补这一空白 - 我们有MRAM，NAND加DRAM的DIMM，速度快的SSD NAND，3D XPOINT固态硬盘，XPOINT的DIMM，电阻式RAM - 所以我们有很多的技术，可以填补这一空白，然后填写这里的整个光谱。然后，如果你从左边看它，你的密度越来越大，所以你可以获得更高的密度到磁带，然后为此，它一直慢得多。所以，然后去左边，你会看到成本的增加;再次，它一直到达CPU SRAM很快，但这个想法是那里的成本增加了。但是，这里的关键是，如果我们刚刚开始填写我在此提到的这些新技术，那么差距就会消失。那么，我们今天有什么可用的？我们现在拥有一个体积的3D xpoint内存，在多个市场中延长了数亿个收入，比以前的所有新的NVM组合更多的收入。所以，在我谈论3D xpoint的时候，我们说应该更快，这是一个巨大的记忆，非常占主导地位。 This is a huge change that's happened.

09:14 MW:我做了一个计算…我们预计2021年将会有10亿兆字节的内存出货。我们有低密度电阻RAM，可用于嵌入式的铁电RAM技术，我们有MRAM正在实际的离散产品和应用中使用，现在有多个供应商，所以你可以从多个公司获得MRAM用于离散产品并使用它们。我们有MRAM铸造设计中实现的所有主要的球员,所以如果你把MRAM孤独,你现在有离散产品,广泛的,我相信,Everspin千兆产品,然后你有铸造厂,如果你想要它嵌入,多个铸造厂,你可以把你的选择,将嵌入,使用MRAM在芯片中嵌入内存。

在我看来，我们提出了新的回忆，但事情自2019年以来发生了变化。重点和金钱将转向出现技术的增长，并远离寻找新技术。我们需要专注于。．．我们有这些技术，我们需要。．．这是一种预测和对行动的调用。． . We need to focus the money and the effort on getting these technologies into applications.

北京瓦:所以，问题是，可用的技术是什么，它们在开发生命周期中的什么位置，它们离现实有多远?我之前展示过的内存产品的生命周期区分了什么是真实的，什么是未来某一天的希望。所以，如果你从整体上看这个生命周期，它有两部分:第一部分和第二部分。第一部分是研究阶段，包括第一到第五阶段。你们可以离线查看所有细节，我们会稍微讲一下。然后是第二部分，产品阶段，开发一种新的存储技术，它涵盖了6到10个阶段。每个阶段大约是4到5个阶段，每个阶段…抱歉，是零件，大概是四到五年。

因此，你可以看到，从我们提出一个概念到最后，这是8年多的技术，你必须完成所有这些步骤，否则你就无法前进。如果我们看第一部分，技术证明，开放沟通，你从一个概念开始，提出一个新的操作理论，然后创建一个细胞结构来验证这个理论，你创建多个细胞，获得反馈和分析，它真的有效吗?然后你创建一个更大的数组——它可能是64千字节到1兆字节，具有读取、压力和写入周期的能力——整个数组工作吗?然后你去做;基本上，你发布一份关于速度，干扰，故障模式，编程算法的报告，并展示一个横截面。

12:03 MW:你需要做所有这些来发现——你能设计吗?因为很多很多产品——大概90%以上的技术——在第一部分或第五阶段结束之前就失败了。最终的结果将是一项工作技术，得到充分证明和检验。你可以发布文件——它不需要是领先的纳米光刻技术——但它应该是完全有能力的，你可以发布它的图片，tem, sem，这都是在概念产生4到5年后完成的。这是一个例子…你需要做什么才能走出那个研究阶段。

一旦你结束了研究阶段，你就进入了第二部分，我用这个词来形容，“我们要开发一个产品。”你获得潜在产品的批准，内部或与合作伙伴，你选择一个节点，你开发内部应用程序，与合作伙伴，显示附加值，你在NDA或开放下抽样一些客户，他们想要它吗?你看看可变性，成本收益，新的失效模式，这里有什么阻碍因素吗?是不是有什么事让你做不到?你也可以启动rev 2，然后对rev 1进行限定并开始销售，然后将rev 2投入到开发中。

活动MW:这里的关键在于，假设从概念到收入交付没有重启或资源限制，从概念到收入交付需要7到8年的时间。这第二部分通常在隐形模式下执行，呈现开始消失。我和一些人聊过他们说3D XPoint是多么令人惊讶。直到2012年，3D XPoint每年都会发布，但后来因为英特尔美光公司(Intel Micron)在开发真正的产品而消失了。然后它消失了，你进入隐形模式，下一个声明是样品或早期生产，这就是MRAM技术和XPoint技术所发生的。同样，你可以看到这种情况在不同的技术中一次又一次地发生。

那么，今天的新兴技术在哪里呢?最近我在看“EE时报”说,“新兴记忆可能永远不会超越利基应用程序,”于是我说,看偷引用那篇文章,我说,“让我们艰难的讨论基于这些技术的内存产品生命周期”。我们想谈谈非利基技术，我对利基技术的定义是，长期来看，你关注的是市场份额小于1%。

14:40兆瓦：内存产品的生命周期清楚地表明了隐形产品的可能性，所以苹果、三星、WDC、美光有可能在我这样的分析师不知情的情况下开发这些产品。然而，通常情况下，这只会发生在有人演示了一小组材料之后，然后它进入隐身模式并消失。

我已经给出的3D XPoint的例子就是一个很好的例子，它在很多数组中显示然后突然又变成了一个完整的乘积。所以，如果我们看看研究阶段的技术，这些技术从生产到生产至少需要5年，或者10年，如果你看看所有的技术，很可能有90%的可能性这些技术都不能产生收入。你有高密度的，我们会说100千兆位以上的电阻RAM目前在第四阶段，他们基本上在寻找建立微型阵列，发展这项技术。有许多口味和选择，但在这一点上真的没有PCM或3D XPoint的优势，并且在过去两年缺乏产品是令人不安的。

15:51 MW:在我看来，我在看一些事情，看起来我们发现问题的速度和解决问题的速度一样快。铁电是高密度的。这是铁电低密度，这是在第三和第四阶段，建造多个电池和微型阵列，看看它们是如何工作的，你可以看到IBM每年都会发表。关于铁电的一个警告是，如果你看看这项技术，它是如何构建的，它有很大的潜力集成到记忆过程中…我们会说变化相对较少。

因此，这是我们与存储公司进行隐形开发的最大潜力。我坚信，一些主要的存储公司正在研究铁电内存，并将它们实现到一个类似dram的过程中，他们可以把它们放入，但再次强调，这都是隐形的，直到有产品出现才会出来。但现在，你看到的发布的东西实际上是在阶段3和阶段4，他们几乎已经准备好建立一些数组并在上面发布数据。纳米管内存是第三阶段。他们建立了单个的细胞和细胞群，但我们还没有看到任何被证明的能力在一个大的阵列或描述的干扰率，失败率，错误率，电荷保持数据。

十七13兆瓦:如果我们看到向公众展示的数组特征或演示，我的评估将改变。此外，我们还没有看到任何产品出来。他们在过去几年中得到了承诺，我们在那里没有看到任何东西，所以我们假设它在第三阶段，这是典型的，直到你到达你建造一个较大的阵列的地方。

如果你看看其他技术，比如DNA，分子，其他技术，这些都在第二阶段。他们有一个概念，他们在构建单个单元，他们在研究什么是有效的，他们还没有达到构建许多阵列的程度。他们需要离开研究性学习，通常是大学学习，然后才能进入任何类型的生产，同样，这些可能离生产还有10-15年的时间。

18:01 MW:如果我们看一下产品阶段的技术，从6到10，我们这里有两件事，高达1GB的离散MRAM是第10阶段。这是为了收入而发货。今天的嵌入式MRAM可能是第八阶段。公司正在做样品，他们正在做开发，他们的产品可能会在未来一两年内上市，如果他们还没有上市的话，所以这些产品很可能会带来收入。我们在低密度中嵌入了电阻RAM，可能是1兆比特。这是在第10阶段，这是生产，你可以得到今天。我们在低密度中嵌入了铁电体。同样，这是第10阶段，今天可以使用，但密度非常低。然后我们将电阻RAM嵌入，我们可以说，中等密度。这就是所谓的8MB阵列中的1T1R，我说这是在第六到第七阶段，这意味着它正在被开发成技术或试图投入到产品中，看看哪个产品需要它，但它还没有取样，它正在为多家公司和铸造厂进行合作开发，因此，这些都是正在大规模生产的技术，或是在我们的后期产品阶段走向大规模生产的技术。这些都是我们应该关注的。

上19:15 MW:当然，下一个是。哦，对不起，我正在检查所有的电阻RAM，MRAM。因此，在电阻RAM方面，我们有许多新的发展，IBM的多家公司为低密度电阻RAM的特性和嵌入式应用提供了机会。这对学习MRAM很有帮助。我们有Everspin和其他公司的新MRAM产品。MRAM，我们介绍了Intel、三星、TSMC和GlobalFoundries的特性描述，然后在MRAM上，我们改进了晶体管设计，提高了IP公司的可靠性，他们说，“下面是我们如何帮助解决MRAM的一些问题。”

MRAM,我只是最近看报纸,我们看到细胞比例约30%在过去的两年里,一边注意到这个,证明细胞由驱动晶体管而不是实际的存储节点在大多数技术,但是有很多的改善。我们预计离散型的MRAM收入将达到1亿美元，我不能说嵌入式的，因为很难建模，但是对于离散型，在2022年。

20:25兆瓦：如果我们看…3D XPoint显然是产品阶段的主要技术，所以3D XPoint PCM Optane是128gb以上的，它在第10阶段，可以在英特尔的多种大容量产品中使用，可以在ssd和持久内存中使用，美光正在开发产品。我们的第二代产品将在今年推出，预计2020年的收入将超过10亿美元，2024年将超过36亿美元。我们预计2021年将会有10亿g的内存出货。它比NAND快，比DRAM慢，比DRAM低，比NAND贵。所以，它并没有取代任何东西，但它确实填补了这个空白，为那些想要创造新架构的人提供了很多动力。这占了今天所有浮现记忆的90%。我在这里放了一张另一场演讲的图表。如果你看看我们预测的3D XPoint未来的收入，如果你计算未来的总收入，预计今年将达到11亿美元，2022年将达到17.5亿美元，2024年将达到36亿美元。

21:51 MW:如果你深入研究细节，你可以在图中看到一些关于这方面的警告，我可以在后面进一步讨论，但关键是3D XPoint、DIMM和持久性内存就是关键应用程序。虽然它在增长，并且将继续增长，但我希望看到真正的起飞和转折点是当我们得到一个新的总线，预计是一个CXL总线，它允许一个更简单的接口，一个更通用的接口，而不是定制的接口，因此，你不必像英特尔BA那样拥有内存控制器单元，就能让技术发挥作用。因此，我预计CXL总线将在2023年左右实现大的起飞，这将使其得到更广泛的应用。事实上，这里有一个构建——这是我之前的数字，它们是从我之前介绍的数字下来的，但再次强调，仍然是非常占主导地位的数字，与其他新技术相比非常高。

22:57 MW:所以，总结数据中心的新兴技术．如果您需要1兆到1位千兆字节的快速非易失性存储器，单元大小约为30至50 F²，嵌入式或离散约为0.03微米到0.05微米²，MRAM准备实施和开发产品大约今天。这是快速NVM技术，你可以在很多不同的应用中实现。如果你想要更低密度的内存来实现，小于1兆，你有电阻RAM，甚至一些铁电RAM今天是可用的。如果你想要比NAND速度更快的高密度128gb NVM，你可以使用Optane 3D XPoint，它有多种口味和应用程序。这些应该是数据中心投资的重点。总之，内存产品的生命周期告诉我们什么是现在，什么是将来。MRAM，我们可用来缓存SSD, HDD和存储。你可以用它来替换nvdimm而不需要电源或备份，你可以用它来替换SRAM或eDRAM来替换四级缓存，它也可以用于嵌入式技术中的NOR替换，实际上，它在成本和性能上都超越了NOR。

24:19兆瓦：我们预计2022年离散产品的收入将达到1亿美元。PCM 3D XPoint Optane可用于快速SSD、高密度永久性内存、大型主内存，所有这些功能都是您需要永久性非电压型内存或需要更大的主内存，然后可以使用DRAM。现在我们预计未来的年收入将超过10亿美元。其他技术，从第一阶段到第五阶段的技术，距离现在的数据中心还很远。因此，我们可以遵循这些原则，但时间和计划上的努力应该以我们今天拥有的这些技术为基础。这就是我所有的，你这里还有我的联系方式。谢谢