זיכרון גורלי: פתרונות הזיכרון הקיימים כבר לא עומדים בביקוש. אז מה עכשיו?

כמות הנתונים הדיגיטליים העולמית האדירה רק גדלה, השימושים נעשים קריטיים יותר והמצב מחייב פתרונות חדשים של זיכרונות שיעמדו בקצב. אז על אילו פיתוחים עומלים בתעשייה ואיך ייראה השוק בעוד כמה שנים?

פתרונות הזיכרון הקיימים כבר לא עומדים בקצב (צילום: Pexels)

מאת ד”ר תאיר דבדבני-גבאי, טכנולוגית בכירה באפלייד מטיריאלס

רמזורים שמזרימים מידע למחשב המכונית, רשתות חברתיות שמשדכות אותנו עם חברים ממקום עבודה שעזבנו לפני שנים, משאבות אינסולין המדווחות לרופאה על רמת הסוכר היומית של החולה, מקרר שמעדכן את רשימת הקניות באתר של רשת הסופרים המועדפת עלינו – כל הפיתוחים האלו, חלקם קיימים ואחרים עוד חלק מחלום, יתאפשרו הודות לכמויות אדירות של נתונים המיוצרים, נאספים ומנותחים.

הכמויות האלה, שכבר היום נראות לנו דמיוניות, הן רק ההתחלה: על פי הערכות, ב-2025 תגיע כמות הדאטה בעולם ל-160 זטה בייט (ZB=10²¹B). מי שתורמות חלק נכבד לתחזית הזאת הן ההתפתחויות המהירות בעולמות הבינה המלאכותית וה-IoT, והשימוש הרב ברשתות החברתיות.

המידע, שמרביתו נוצר על ידי מערכות ממוחשבות ללא התערבות של גורם אנושי, מחייב נפח זיכרון גדול מאוד שיאפשר לאגור, לנהל ולנתח אותו. למעשה, ההתפתחות המהירה של שוק הזיכרונות בשנים האחרונות – שהתרחשה כתוצאה מהעלייה בביקוש – מהווה את הגורם המניע מאחורי השתכללות תעשיית השבבים העולמית.

הצורך האדיר בעוד ועוד זיכרון מחייב את התעשייה לייצר פתרונות חדשים, כיוון שהפתרונות הקיימים כבר לא עומדים בביקוש. כדי שנוכל להמשיך ליהנות מהפיתוחים הקיימים וחדשים, נדרשים פתרונות שיאפשרו ביצועים מהירים וחיסכון במקום, ובעיקר שיעמדו בקצב שבו צונחת הסבלנות שלנו למראה עמוד שמנסה להיטען. אז לאן השוק הזה הולך ולמה ניתן לצפות בשנים הקרובות?

בונים לגובה, מקטינים ממדים ומשתמשים ב-PCM

שוק הזיכרונות מבוסס על שתי גישות מרכזיות: זיכרונות נדיפים וזיכרונות בלתי נדיפים. זיכרונות נדיפים זקוקים לאספקת חשמל רציפה כדי לשמור את המידע האגור בהם, והטכנולוגיה העיקרית כיום בתחום היא DRAM. לעומתם, הזיכרונות הבלתי נדיפים (כרטיס זיכרון, דיסק און קי) לא תלויים באספקת חשמל כתנאי להמשך שמירת הנתונים, והטכנולוגיה העיקרית בהם היא 3D NAND.

בשנים האחרונות, כדי להתמודד עם הביקוש הגובר לנפח זיכרון גדול יותר, שודרגה טכנולוגיית 3D NAND כך שניתן באותו שטח לקבל תוספת זיכרון וזאת על ידי הוספת שכבות לגובה. מספר השכבות כבר הגיע ליותר מ-100, ולאחרונה הצליחה חברת מיקרון לייצר זיכרון מבוסס טכנולוגיית 3D NAND הכולל 176 שכבות. התעשייה שואפת להגיע ל-250 שכבות ומורכבות התהליך עולה ככל שעולים במספר השכבות.

לעומת זאת, בטכנולוגיית DRAM המגמה היא להקטין את ממדי ההתקנים, וכיום הזיכרון בנוי בדו-ממד. בתעשייה נשמעות הצהרות על כוונות לפתח התקני זיכרון בטכנולוגיה זו בתלת-ממד, אך פיתוח זה ידרוש שינוי ארכיטקטוני מאוד גדול.

פתרון אחד שמנסה לענות על הצורך הוא הניסיון לשלב התקני MRAM (השומרים מידע באמצעות שדות מגנטיים ולא באמצעות מטען חשמלי) לתוך מעבדים כדי לשפר את יכולות המזעור (scalability) שלהם. תכונותיו של ה-MRAM מאוד דומות לאלה של ה-DRAM, והיתרון שלו טמון בכך שהוא מהיר, בעל אורך חיים גדול ודורש פחות מקום.

פתרון נוסף מגיע מכיוון טכנולוגיות Phase change memoryי(PCM) המאפשרות יצירת זיכרון בלתי נדיף ומהיר (אם כי פחות מהיר מ-MRAM) שדורש גם הוא פחות מקום ומבוסס על שינוי פאזת החומר בתגובה לחימום מקומי (התקנים אלו שומרים מידע באמצעות מדידת השינוי בהתנגדות החומר). אינטל, לדוגמה, הוציאה לשוק כבר ב-2016 מוצר בשם Optane המתבסס על טכנולוגיית PCM. התקן זה מציע ביצועים גבוהים יותר מפתרונות ה-NAND הרגילים ומאפשר להאיץ את הטעינה של הקבצים בהם מרבים להשתמש. לאחרונה היא אף הכריזה על הדור החדש של המוצר – Optane Memory H20.

שוק שיגדל ב-42% תוך כמה שנים

הפוטנציאל הגלום בפיתוחים השונים בתחום זה הוא רב, ושוק הזיכרונות הבלתי נדיפים לבדו צפוי לגדול משמעותית עד 2025. על פי דו”ח של חברת yole צפוי שוק הזיכרונות החדשים (Emerging Memory), שעדיין מהווה חלק קטן מאוד משוק התקני הזיכרון הקיימים, לגדול ב-42% בשנים הקרובות. היקף ההכנסות ממנו יגיע לכ-4 מיליארד דולר, לעומת 502 מיליון דולר ב-2019. החלק של התקני ה-PCM יעמוד על 72% וה-MRAM יהווה 15% משוק זה.

הדו”ח מראה עוד כי שוק הזיכרונות הבלתי נדיפים ה-embedded (המהווים חלק מובנה בתוך התקנים קיימים) צפוי לגדול להכנסות של יותר משני מיליארד דולר עד 2025 לעומת 20 מיליון ב-2019. חלקם של זיכרונות ה-MRAM יהווה 81% משוק זה, לעומת 49% ב-2019.

קיימים פתרונות נוספים כמו RRAM ,FRAM ואחרים, אבל האחוזים שלהם נמוכים בהרבה. המחסום העיקרי של התקנים אלו, נכון להיום, הוא בעיקר המחיר. התקווה היא שכניסה של השחקניות הגדולות כגון אינטל, TSMC וסמסונג תאיץ את הפיתוח.

למעשה, התעשייה כולה פועלת בכיוונים נוספים. אם בעבר ייצור התקני זיכרון התבסס על שימוש בשניים-שלושה חומרים בלבד, כיום עושים שימוש בעשרות חומרים וביכולת שלהם ליצור סגסוגות חומרים חדשות. ההרכבים השונים של חומרים אלו מאפשרים לייצר מוצרים שונים מבעבר, כמו המוזכרים לעיל, ואחד האתגרים המשמעותיים בתחום הוא למצוא דרך להוזיל את תהליך הייצור ולהפוך אותו לפשוט. בנוסף, התעשייה צריכה ללמוד כיצד לעבוד עם הסגסוגות החדשות האלו – שהן שונות במהותן: חומרים מגנטיים, חומרים רגישים לטמפרטורה ועוד – ובמקרים מסוימים אף לפתח שיטות עבודה חדשות לחלוטין, כמו גם שיטות בקרת איכות שיאפשרו מעקב יעיל אחר הייצור.

האתגר, אם כן, הוא למצוא עוד פתרונות, כאלה שמאפשרים מהירות גבוהה יותר ונפח זיכרון גדול יותר תוך חיסכון במקום. אנחנו לא רוצים שהמחשב שלנו יחשוב יותר מדי זמן עד שהתמונה תעלה, או עד שנקבל את תוצאות החיפוש שעשינו. בעידן של אינסוף מידע הסבלנות שלנו מתקצרת, אבל גם השימושים נעשים קריטיים יותר – ברפואה, מכוניות אוטונומיות ועוד. פתרונות זיכרון חדשים הפכו לצורך קריטי, והתעשייה כולה מחויבת למציאתם.

הכתבה בחסות אפלייד מטיריאלס

אפלייד מטיריאלס ישראל מפתחת ומייצרת מערכות מתקדמות המאפשרות ללקוחות הגלובליים של החברה לייצר שבבים באופן חכם, מהיר ויעיל יותר וכך להבטיח המשך קידמה ופריצות דרך טכנולוגיות בכל תחום בחיינו ובעתיד.
רמת התחכום והאתגר הטכנולוגי גדלים ומתפתחים כל הזמן, בהתאם לתנופה קדימה של תעשיית השבבים שהיא בין התחרותיות והתובעניות ביותר בעולם. הפתרונות של אפלייד מחייבים שילוב התמחויות בתחומי חומרה ותוכנה מגוונים בהם בינה מלאכותית, ביג דאטה, למידת מכונה, אלגוריתמים, הנדסת מערכת, פיסיקה, מכניקה, אלקטרוניקה ועוד, ועובדיה מותחים את גבולות האפשר, מידי יום.
מהנדסים מכל התחומים, א.נשים שלא חוששים מאתגר טכנולוגי ומחפשים בית אמיתי שיש בו מבחר רחב של אפשרויות קריירה,– מוזמנים.ות לשלוח קורות חיים

כתב אורח

אנחנו מארחים מפעם לפעם כותבים טכנולוגים אורחים, המפרסמים כתבות בתחומי התמחות שלהם. במידה ואתם מעוניינים לפרסם פוסט בשמכם, פנו אלינו באמצעות טופס יצירת קשר באתר.

הגב

2 תגובות על "זיכרון גורלי: פתרונות הזיכרון הקיימים כבר לא עומדים בביקוש. אז מה עכשיו?"

avatar
Photo and Image Files
 
 
 
Audio and Video Files
 
 
 
Other File Types
 
 
 

* היי, אנחנו אוהבים תגובות!
תיקונים, תגובות קוטלות וכמובן תגובות מפרגנות - בכיף.
חופש הביטוי הוא ערך עליון, אבל לא נוכל להשלים עם תגובות שכוללות הסתה, הוצאת דיבה, תגובות שכוללות מידע המפר את תנאי השימוש של Geektime, תגובות שחורגות מהטעם הטוב ותגובות שהן בניגוד לדין. תגובות כאלו יימחקו מייד.

סידור לפי:   חדש | ישן | הכי מדורגים
דג ברשת
Guest

תודה על סקירה מעניינת. ומצא חן בעיני שהיא תכליתית וללא שירי הלל עצמיים.
מי שעושה דברים טובים – מתמקד בעשייה, יתן לאחרים לפמפם ברשתות.

מישהו
Guest

זה די ברור כשהכל נשמר בענן בסוף העננים נעשים כבדים מדי והם יפלו מהשמיים

wpDiscuz

תגיות לכתבה: