Требования к быстродействию и надежности в каждой области применения растут во всем мире. Для разработки более интеллектуальных решений необходимо применять новые технологии энергонезависимой памяти, отвечающие современным задачам, такие как FRAM или MRAM.

FRAM/MRAM предоставляют унифицированную память с произвольным динамическим доступом и беспрецедентной скоростью чтения/записи. Также они способны сохранять состояние данных без расхода энергии во всех режимах и гарантируют запись даже при потере источника питания.

FRAM может выполнить запись в 100 раз быстрее, чем Flash-память. А если учесть ресурс износоустойчивости свыше 100 триллионов циклов чтения/записи, то окажется, что ни EEPROM ни NOR/NAND ВУ с такими возможностями FRAM и MRAM конкурировать просто не могут.

ОСНОВНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ FRAM И MRAM:

- Произвольный динамический доступ к памяти без деления на блоки/сектора.
- Сверхнизкое энергопотребление при записи и чтении в сочетании с возросшей пропускной способностью.
- Действительно унифицированная память – может рассматриваться и конфигурируется как RAM
- Беспрецедентная скорость записи и чтения сравнимая со скоростью доступа к ОЗУ.
- Запись в ячейки памяти возможна во всех рабочих диапазонах напряжения питания
- Практически неисчерпаемый ресурс износоустойчивости — 100000000000000 циклов перезаписи
- Безопасность применения и устойчивость к воздействию излучений, магнитных полей и пр.
- Отсутствие подкачки заряда снижает энергопотребление и уменьшает размеры
- Гарантированное время хранения данных — до 19 лет, при температуре −40°C до +85°C.

Запись во FRAM выполняется на скорости шины обмена данными. Сама запись во FRAM происходят как в ОЗУ, то есть прямо в ячейку памяти. А это значит, что можно менять отдельные одиночные байты или биты не задевая соседние. Энергопотребление при чтении и записи во FRAM — около 15 мА. В режиме ожидания — не более 15 мкА. FRAM потребляет 9 мкА при 12 Кб/с. Flash-память потребляет 2200 мкА при 12 Кб/с. В итоге FRAM расходует в 250 раз меньше энергии, чем устройства с Flash-памятью.

FRAM/MRAM — действительно унифицированная память для внедрения разнообразных аппаратно-программных решений. FRAM/MRAM предлагают разработчиками уникальную адаптивность, позволяя использовать один и тот же блок памяти как RAM, программную память или память для хранения настроек. Используя FRAM или MRAM, разработчики получают беспрецедентную гибкость и могут динамически распределять память на текущей стадии цикла разработки пользовательских решений. Такая способность позволяет:

- Резко сократить время разработки программного обеспечения
- Упростить и уменьшить объём разрабатываемого программного обеспечения
- Быстрее выводить изделия на рынок
- Упростить/формализовать управление аппаратными ресурсами. Однотипным изделиям можно динамически присваивать различные конфигурации памяти.

Благодаря FRAM и MRAM встраиваемая энергонезависимая память перестанет быть «узким местом» любых наших текущих и/или будущих решений.

FRAM/MRAM В МИКРОКОНТРОЛЛЕРАХ

Внедрение технологии FRAM/MRAM в микроконтроллеры открывает уникальные возможности по организации ПО при размещении данных. Обычно пространство памяти контроллера разделено на области: ПЗУ, ОЗУ, NVRAM. С FRAM/MRAM пространство памяти становится действительно линейным и единообразным.
Все пространство памяти может быть одинаково использовано прикладными задачами — один и тот же тип памяти может быть применен и для хранения программ, и для оперативной обработки данных, и для длительного хранения настроек.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЭНЕРГОНЕЗАВИСИМОЙ ПАМЯТИ

FRAM/MRAM применяются при разработке: ОС жёсткого реального времени; при создании изделий военного назначения; в авиационной технике; в устройствах регистраторах данных в РВ с автономной системой питания; в беспилотных роботах; при производстве энкодеров, или преобразователей угловых перемещений; в приборах учета энергоресурсов (счетчики энергии и пр.); в популярной ныне концепции “умный-дом”; RAID-массивах; в системах промышленной автоматизации; в бесконтактных платежных системах; в игровых автоматах; при создании носимых и удаленных сетевых терминалов; расходомеров (тепло, вода и пр.); весов-дозаторов; охранно-пожарных систем (журналы событий и т.п.); в медицинском оборудовании и пр. в других приборах, общее свойство которых критичное отношение к энергопотреблению, габаритам, надежности работы и пр.

FRAM и MRAM могут и используются для промежуточного энергонезависимого хранения результатов текущих измерений за интервал времени; для долговременного хранения информации; хранения текущих настроек BIOS и приборов при отключении питания и пр.; повышение экономии энергии батарей и аккумуляторов при автономном питании и т.д.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ FRAM/MRAM В ПРОГРАММАХ НАЧАЛЬНОГО СТАРТА

В ПНС FRAM/MRAM применяют для быстрого и износоустойчивого доступа:
- к существующим параметрам загрузки (обычно хранящихся в NVRAM или во Flash) ;
- к текущим и перспективным настройкам комплекса в целом (ОС, микро-ОС, СДЗ, АПМДЗ и пр.);
- ведения статистики и причин перезапуска;
- ведения рабочей карты наличия оборудования (CPU, COREs, DDR4, PCI-дерево, периферия и пр.);
- ведения статистики сбоев оборудования (совместное её ведение ОС и ПНС);
- взаимодействие/передача данных из ПНС в ОС и обратно (пример: регистры PHY DDR4 режима S3);
- обход с помощью FRAM/MRAM различных багов (например позднее подключение GPIO);
- многое другое.

ТРЕБОВАНИЯ К FRAM/MRAM СО СТОРОНЫ ПНС

- минимально-допустимый размер — 8 КБ
- минимально-достаточный размер — 32 КБ
- достаточный размер — 64 КБ
- оптимальный размер — 128 КБ

При этом беспрецедентная скорость и износоустойчивость FRAM и MRAM уже из коробки.

ДОБРО ПОЖАЛОВАТЬ В ЗАВТРАШНИЙ ДЕНЬ ДЛЯ ВСТРАИВАЕМЫХ СИСТЕМ

Жизнь не стоит на месте. В настоящее время Интел задумал и использует свою волатильную память PMEM изготовленную по фирменной технологии Intel Optane, которая работает в обычных слотах DDR DIMM.

С помощью технологии Intel Optane можно сократить время перезапуска серверов с нескольких минут до считанных секунд, увеличить плотность размещения виртуальных машин в 1,2 раза и значительно повысить эффективность репликации данных внутри дата-центра, уменьшив задержки в 14 раз и повысив IOPS в 14 раз. Кроме того, технология Intel Optane позволит реализовать более эффективные аппаратные механизмы защиты хранимых данных.

В рамках технологии Intel Optane речь идет уже о применении быстрой энергонезависимой RAM в гигабайтных объёмах. Применение PMEM с формальной, системной и программной точки зрения это идеальное решение.

Таким образом, ТТХ волатильной памяти, близкие FRAM, MRAM или PMEM, востребованы в современном оборудовании и они уже долгое время и широко используются различными разработчиками аппаратуры.