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在近期的閃存峰會上,一家由英國蘭卡斯特大學孵化的初創公司Quinas Technology獲得了創新大獎。他們展示了ULTRARAM,一個結合了DRAM高性能和閃存非易失性的新技術,力求制造出同時替代閃存和DRAM的通用存儲。
ULTRARAM與閃存和DRAM的區別閃存和DRAM作為已經被行業使用了數十年的存儲形式,因為其特性不同,往往只能被分別用于特定場景中。以閃存為例,其具有非易失性、非破壞性讀出和高度擴展性等特點,但缺點在于需要高壓開關電路,以及相對較慢的編程/擦除。DRAM擁有極高的耐用性,操作快速,但其為易失性存儲,需要持續的電源供應,加上破壞性讀出以及容量擴展上始終存在困難。可以看出,無論是閃存和DRAM,都逃不開能耗、性能、耐用性的二選一,所以這些年兩者始終處于一個共生的局面。而ULTRARAM作為一個通用內存,自然是要解決閃存和DRAM之間存在的這些矛盾。與這兩者在材料層面不同的是,ULTRARAM用的是III-V族化合物半導體,且主要是其中6.1 ? 家族的半導體,比如砷化銦、碲化鎵和碲化鋁。ULTRARAM是一種基于電荷的存儲器,像NAND一樣使用浮柵結構,所以也能像其他閃存一樣,實現非破壞性讀出。但相較閃存和DRAM,ULTRARAM可以實現超長時間的存儲,這得益于其TBRT結構。哪怕是在單bit級別也能存儲遠大于十年的時間,ULTRARAM中的電荷可以存儲1000年而不會出現泄露。且ULTRARAM開關能耗極低,開關速度更是低于ns級。離量產還有多久?然而任何新的存儲形態在試圖挑戰閃存和DRAM之前,都必須解決制造和量產的問題,因為這才是決定其能否商業化的關鍵之一。常見的阻礙有,在現有的固態制造設備之上,是否需要尚未投入使用的材料和工具,已經對于大部分晶圓廠來說,是否需要額外的工序。據了解Quinas Technology已經宣布添置和購買了相關設備,用于生產出20nm的ULTRARAM原型產品,并將繼續積極推動該技術的商業化。在確定其性能達到宣傳指標,比如1000萬次重寫循環后,他們會嘗試開始小規模市場并尋找感興趣的客戶。與此同時,英國創新機構也獎勵了Quinas Technology 30萬英鎊,用于推動這一技術的商業化進程。不過離真正的量產應該還有一定的差距,其發明者及Quinas Technology CSO表示,這對于一家初創公司來說自然是不小的投資,但量產ULTRARAM的過程并非短跑,而是一場馬拉松。Quinas Technology雖然購買了相關設備,但其僅用于原型的制造和驗證,真正量產還是需要大型晶圓廠的支持。鑒于目前歐洲仍缺少大型的內存制造工廠,據了解他們很可能選擇與臺積電合作,而不是與歐洲本地的IMEC等企業合作。在最終產品上,Quinas Technology似乎打算先面向高端市場,比如服務器/數據中心級別的產品,畢竟消費級存儲市場仍處于一個去庫存的階段,而高性能內存恰恰是利潤最高的。同時Quinas Technology透露,對UTRARAM感興趣的公司中包括Meta,后者對于ULTRARAM的節能特性尤其看好。寫在最后和所有新的存儲技術一樣,大規模量產并控制成本才是最關鍵的挑戰。而對于ULTRARAM來說,該技術尚未到量產驗證階段,還在性能與指標的驗證階段,如果原型產品和之后的小批量產品能夠與宣傳保持一致的話,相信這一技術會獲得更多公司的青睞和投資。
ULTRARAM與閃存和DRAM的區別
離量產還有多久?
寫在最后
今天來聊聊我們常用的邏輯電路是如何通過MOS管實現的。如果你還沒開始接觸CMOS管也不用著急,我會用簡單的結論來描述我要用到的MOS管的功能,只需要把CMOS管看作一個受電壓控制的開關就可以了。下面我們直接進入實例。1.反相器 (INV)反相器的MOS管實現如圖,這個反相器可以理解為是由兩個電壓控制的開關組成。(眼細的朋友可能會發現,這兩個MOS管的右端不止有兩個端口,在正中間還有一個接口,我們暫時不考慮這個接口,只需要記住絕大部分情況下把它與MOS管的源極連接的就行了。)到此,基本講完了MOS管的開關功能,那么我們來分析一下這個電路的功能。可見,電路由一個NMOS管和一個PMOS連接而成,上面的PMOS管源極連接電源電壓 VDD,下滿的NMOS管源極連接地電壓 GND,然后兩個MOS管的漏極同時連接輸出端口 ZN,兩個MOS管的柵極同時接在輸入端 IN。當IN時低電平時,PMOS管導通,NMOS管關閉,因此這個電路可以理解為輸出端ZN通過導線直接連接電源電壓 VDD,因此輸出端ZN直接輸出高電壓 VDD;當IN時低電平時,NMOS管導通,PMOS管關閉,因此這個電路可以理解為輸出端ZN通過導線直接連接地電壓 GND,因此輸出端ZN直接輸出低電壓 GND;由此可見,這個電路的功能是使輸入的低電壓轉換成高電壓,使輸入的高電壓轉換成低電壓。用數字電路的語言就是, 輸入0,PMOS管導通,NMOS管關閉,則輸出1;輸入1,NMOS管導通,PMOS管關閉,則輸出0。因此我們稱這個電路為反相器或者 非門。此外還能看出一個結論,輸出低電壓時是NMOS在工作PMOS不工作,輸出高電壓時是PMOS管在工作NMOS不工作。反相器Symbol我們一般會在電路中用這個符號來表示非門,三角形表示一個類似于導線的東西,專業點的稱呼好像是叫BUFF,然后三角形末端的圓表示一個“負號”(“翻轉”)的意思。理解了反相器(非門),那么我們就想來通過MOS管實現更多的邏輯運算,而這些邏輯運算的基本就是,或、與、非三種基本運算,而在MOS管中能直接實現的是與非門、或非門,通過把與非、或非組合一個非門我們就能有基本的或與非三種邏輯運算了。下面我們接著來介紹通過MOS管搭建與非門、或非門、異或門。2.與非門(NAND)與非門的MOS管實現一般結論的理論分析:條件:a.NMOS管柵極接高電壓才導通,且負責輸出低電壓;b.PMOS管柵極接低電壓才導通,且負責輸出高電壓;(可見POMS電路塊和NMOS電路塊是一個互補的關系;)c.要求NMOS端導通帶來低電壓時PMOS端不能導通出高電壓,反之亦然;分析:要保證電路滿足上面c.條件,我們只需要保證PMOS塊和NMOS塊實現的邏輯功能是一個等價的邏輯運算式就可以了。考慮我們這個實例,與非門:Y=~(A&&B) =(~A)||(~B)NMOS塊我們考慮實現邏輯式Y=~(A&&B)因為NMOS管是柵極高電壓導通,這正好符合這個式子A,B高電平有效,即直接對A,B進行運算,且當式子 (A&&B)=1時,輸出低電平,即正好滿足NMOS管的負責低電平且輸入要求高電平有效,由此只需要實現 A,B兩信號的邏輯與關系就可以了。這個關系邏輯與關系,可以直接通過MOS開關串聯的思路實現。即當A=1時開關A閉合,當B=1時開關B閉合,兩者串聯就是要求A,B同時等于1時這個線路才導通,如下圖所示,且這里NMOS管的導通會把NMOS管源極的低電平導通過來,因此這個正好對應關系式Y=~(A&&B);所以我們只需要串聯兩個NMOS管就可以實現NMOS塊了,如圖(與非門的MOS管實現)所示。與開關邏輯PMOS塊我們考慮實現這個邏輯式Y= (~A)||(~B)因為PMOS管是低電平導通,正好符號這個式子A,B低電平有效,即直接對 (~A),(~B)進行運算,然后PMOS輸出的是高電平,這個式子也是,此外在這個式子是邏輯或的關系,因此只需要要并聯兩個PMOS管就可以了。或開關邏輯最后把PMOS塊和NMOS塊連接到相同的輸出端口就能實現邏輯運算了。與非門Symbol3.或非門(NOR)或非門的MOS管實現或非門邏輯關系式:Z= ~(A||B) = (~A)&&(~B)理解了我對與非門的分析,那么或非門也能很快自己搭建出來。用NMOS管并聯實現對 A,B的邏輯或功能,用PMOS管串聯實現對 (~A),(~B)的邏輯與功能,如上圖(或非門的MOS管實現)所示。或非門Symbol4.異或門(XOR)異或門的MOS管實現有了基本的或與非邏輯單元,我們就能實現復雜的邏輯功能了。在這里展示一下異或門的實現。有邏輯運算基礎的同志能很快地分析完這個電路,故不做贅述。異或門Symbol
隨著人們消費力及現代工業技術水平的提升,電吹風市場步入了綠色節能、高效多功能化產品的發展階段,人們對電吹風的需求和要求都不斷增加。傳統電吹風采用交流電機使用壽命有限,維護不方便,能耗高、電機可調控性不高,已不能滿足新一代消費者使用需求。高速風筒憑借其精巧的外觀設計、舒適的手感、更低的噪聲、出色的干發效果,快速博得消費者的青睞,成為電吹風產品迭代升級的方向。高速風筒建議采用高性價比雅特力AT32F4212系列電機MCU,主頻高達120MHz,搭配Cortex-M4核心運算,具有快速高效的算法能力,控制精度高。AT32F4212集成豐富的接口資源,內置1個比較器和2路運算放大器OPA,可精簡電路設計,有效減小高速風筒的體積和重量,同時降低物料成本,相對于市場上M0內核的高速風筒性能、性價比更高。雅特力AT32F4212應用優勢:- M4內核,120MHz主頻,快速完成FOC算法和電流調節- 內建高性能雙OPA,精簡電路并節省成本- 整合內建比較器,可實現過流保護- 高PWM頻率與高PWM解析度- 高級定時器輸出多路互補PWM,驅動功率模塊- ADC規則和注入模式實現電流精準檢測高速電機的技術突破成為電吹風行業進階的關鍵環節,而MCU作為電機驅動器的控制核心,成了高性能驅動器設計的關鍵。采用雅特力AT32F4212系列電機MCU應用方案,可以有效提升高速風筒的性能和可靠性,也符合消費者對電吹風產品綠色、節能、高效、多功能化的需求和要求。
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