computadoras, consolas de juegos, telecomunicaciones, automóviles, sistemas industriales y una gran cantidad de dispositivos y sistemas electrónicos dependen de varias formas de memoria de estado sólido para su operación. Los diseñadores necesitan una comprensión de las diversas opciones para dispositivos de memoria volátiles y no volátiles para optimizar el rendimiento de los sistemas.

una nueva forma de memoria de estado sólido llamada memoria persistente (PMEM) ha surgido recientemente para ofrecer a los diseñadores una tercera opción para optimizar el rendimiento del sistema., No se espera que PMEM reemplace otras formas de memoria de estado sólido o dispositivos de almacenamiento. Aún así, en ciertas aplicaciones, PMEM puede proporcionar tiempos de inicio más rápidos, un acceso más rápido a grandes conjuntos de datos en memoria y un menor costo de propiedad.

memoria dinámica de acceso aleatorio

la memoria dinámica de acceso aleatorio (DRAM) se encuentra más a menudo como la memoria principal para CPU, GPU, MCU y otros tipos de procesadores. DRAM es una memoria volátil y retiene los datos solo mientras haya alimentación. El bloque de construcción básico Para Dram son las células de bits que almacenan bits individuales de información.,

hay una variedad de tipos de DRAM desarrollados para aplicaciones específicas, tales como:

• DDR (double date rate): originalmente, la memoria DDR usaba prefetching para duplicar la velocidad de datos, en comparación con Dram de velocidad de datos simples. El Prefetching fue una técnica efectiva para duplicar la velocidad de datos de generación en generación hasta DDR3., En ese momento, se han agregado otras técnicas como la agrupación de bancos (DDR4) y la división de canales (DDR5) para apoyar la necesidad continua de duplicar la tasa de transferencia de datos de generación en generación.
• LPDDR (low power double data rate): a veces llamado mDDR (mobile DDR), LPDDR fue desarrollado para soportar las necesidades de aplicaciones de baja potencia como tabletas, teléfonos móviles, tarjetas SSD, sistemas automotrices, etc. LPDDR incluye características de baja potencia, como voltajes de funcionamiento más bajos y «modo de suspensión profunda» para proporcionar un ahorro de energía significativo en comparación con las memorias DDR convencionales.,
• GDDR (graphics double data rate): desarrollado para admitir tarjetas gráficas, Los chips GDDR tienen un bus más grande y admiten tasas de sincronización de E/s más altas para interactuar directamente con la unidad de procesador de gráficos (GPU). GDDR también se usa con aplicaciones generales de alto ancho de banda, no solo con GPU.

DDR5, la nueva forma de DRAM, está diseñada para admitir la próxima generación de cargas de trabajo de servidor al ofrecer un aumento de más del 85% en el rendimiento de la memoria., DDR5 duplica la densidad de memoria al tiempo que mejora la confiabilidad en un momento en que los arquitectos de sistemas de centros de datos buscan suministrar núcleos de procesadores en rápido crecimiento con un mayor ancho de banda y capacidad de memoria.,

memoria no volátil

la memoria no volátil (NVM) toma la forma de memorias de estado sólido dirigidas eléctricamente (varias formas de memoria de solo lectura) y memorias dirigidas mecánicamente (discos duros, discos ópticos, cinta, etc.), generalmente conocidas como almacenamiento. NVM retiene los datos incluso cuando se elimina la fuente de alimentación. Hay compensaciones entre los enfoques direccionables eléctrica y mecánicamente., Los sistemas direccionables mecánicamente tienen un costo por bit mucho menor, pero tienen tiempos de acceso significativamente más lentos. Los sistemas direccionables eléctricamente son muy rápidos, pero, en comparación con los dispositivos de almacenamiento direccionables mecánicamente, son caros y tienen capacidades más pequeñas.,

Semiconductor non-volatile random access memories (NVRAMs) and read-only memories (ROMs) are generally categorized according to the write mechanism that they employ:

• Mask ROMs – Factory programmable only, and typically used for high-volume products
• EPROMs – Erasable programmable ROM that can be erased with ultraviolet light shined through a quartz window on the device.
• EEPROMs-ROM programable Borrable eléctricamente que utiliza un voltaje aplicado externamente para borrar los datos.,
• Flash-Similar a una EEPROM, con sustancialmente más capacidad de almacenamiento, pero con velocidades de lectura / escritura más rápidas.
• F-RAM-La RAM ferroeléctrica (una tecnología de etapa temprana) es similar En construcción a una DRAM; ambos usan un condensador y un transistor. Aún así, en lugar de usar la capa dieléctrica de un condensador, una celda F-RAM contiene una delgada película ferroeléctrica de titanato de zirconato de plomo que puede cambiar la polaridad y cambiar entre estados y retener datos incluso cuando se interrumpe la energía.,
• MRAM – RAM Magnetoresistiva (una tecnología de etapa temprana) almacena datos en elementos de almacenamiento magnético llamados uniones de túnel magnético (MTJs).

memoria persistente

la memoria persistente (PMEM) es una memoria de estado sólido de alto rendimiento que es más rápida que la memoria no volátil como flash y menos costosa que la DRAM. Los módulos de memoria dual en línea no volátiles (NVDIMM), ofrecidos por Micron y otros e Intel 3D XPoint DIMM (también llamados módulos de memoria persistente Optane DC) son dos ejemplos de PMEMs.,

los módulos de memoria persistentes, como Intel Optane, encajan entre DRAM y SSD en términos de costo y rendimiento (fuente: Intel)

PMEM es una tercera opción de memoria. Tiene aspectos que son similares al almacenamiento (por ejemplo, SSD y unidades de disco) y algunos que son similares a la memoria volátil y no volátil. No se espera que reemplace el almacenamiento o la memoria. Aún así, proporciona a los diseñadores de sistemas una herramienta adicional que puede proporcionar tiempos de inicio más rápidos, un acceso más rápido a grandes conjuntos de datos en memoria y un menor costo de propiedad.,

Las principales ventajas de la memoria persistente incluyen:

• latencias de acceso menores que las de las SSD flash.
• mayor rendimiento en comparación con el almacenamiento flash.
• Los datos persisten en la memoria después de la interrupción de la alimentación, como flash.
• PMEM es menor costo que DRAM.
• PMEM es cacheable.
• proporciona acceso en tiempo real a los datos; admite un acceso rápido a grandes conjuntos de datos.

desarrollos recientes de estándares

JEDEC publicó el último estándar JESD79-5 DDR5 SDRAM en julio de 2020., El estándar aborda los requisitos de la demanda impulsados por las aplicaciones intensivas de cloud y Centro de datos empresariales, proporcionando a los desarrolladores el doble de rendimiento y una eficiencia energética mucho mejor.

el estándar DDR4 de JEDEC se actualizó en enero de 2020 y se ha definido para proporcionar un mayor rendimiento, con una confiabilidad mejorada y una potencia reducida, lo que representa un logro significativo en relación con las tecnologías de memoria DRAM anteriores.,

mientras que los dos estándares discutidos anteriormente son mantenidos por el Comité JEDEC, JC-42, el estándar JESD21-C, «configuraciones para memorias de estado sólido», es mantenido por el Comité JEDEC JC-41. JC-41 tiene una membresía amplia y activa, y el estándar se publica en un formato binder para acomodar actualizaciones y cambios frecuentes.

la segunda parte de esta serie de preguntas frecuentes profundiza en » Tecnologías de memoria y opciones de empaque.»Part three reviews» Memory Centric Computing and Memory System Architectures.,»

Intel Optane Persistent Memory, Intel
Main Memory: DDR4& DDR5 SDRAMs, JEDEC
Micron’s DDR5, Micron
Persistent Memory, Wikipedia
La historia y el futuro de las arquitecturas DRAM en diferentes dominios de aplicación, imec
¿Qué es la memoria persistente?, NetApp