弃DRAM转战太空:Avalanche以MRAM重塑航天存储

放弃与巨头拼杀DRAM市场,Avalanche选择了一条少有人走的路:深耕高可靠的太空级MRAM。

并非所有抗辐射加固的存储器都能达到航天级标准。正因如此,NHanced Semiconductors为其面向卫星和国防应用的FPGA选择了Avalanche Technology的磁阻随机存取存储器(MRAM)。

NHanced总裁Bob Patti在接受笔者专访时表示,公司之所以选择Avalanche的MRAM,是因为其他评估过的方案均无法满足其高抗辐射FPGA系统级封装集成的要求,包括可靠的备用能力和高可靠性的运行性能。“我们需要的是真正加固的产品。”他说道。

Avalanche对真正“航天级”存储器的定义包括:能够承受辐射而不发生故障、在整个任务周期内保持数据完整性、支持无限次写入以及能够即时提交数据。

Patti指出,NHanced目前的所有器件均与FPGA相关,其中许多内置了MRAM,目标市场锁定军事和航空航天领域。“我们正在制造专为加固环境设计的器件。”

在他看来,ReRAM器件密度不足且无法承受极端温度,而闪存虽然密度高,却缺乏抗辐射能力。相比之下,MRAM不仅满足这些要求,还拥有无限的读写寿命。“许多其他技术都达不到这一标准。”

Avalanche已在MRAM技术上取得进展,目前已有数百兆比特容量的产品问世,“千兆比特级产品也指日可待。”

Patti透露,NHanced正收到一些轨道应用订单,这些应用需要千兆比特级的存储密度,而闪存曾是唯一选择。对于运行寿命仅为几年的低地球轨道(LEO)卫星而言,使用冗余闪存尚且足够。“但这并非最佳解决方案。”MRAM更适合那些需要长期暴露于辐射环境的应用,在这些场景中,系统必须连续运行数年甚至数十年而无需中断或维修。

Avalanche的MRAM性能甚至超过了NHanced的要求。“它们的性能水平与市面上一些最坚固耐用的FPGA器件相当。”

Patti表示,NHanced的目标是为政府和军方客户开发一类组件,其策略是将本身具备抗辐射能力的器件进行封装,以进一步增强其抗辐射性能。与开发昂贵的专用器件(其在整个生命周期内用量极少)相比,这是一种更具成本效益的替代方案。

Avalanche市场营销和业务发展副总裁Danny Sabour向笔者表示,Avalanche专注于太空级MRAM标志着公司业务的重大转型。他于2019年加入公司时,公司正致力于打造能与DRAM竞争的高密度MRAM。“进军DRAM市场极其复杂。”

要与SK海力士、三星和美光科技等巨头保持同步,就需要完全不同的成本结构,以及随时可用的代工服务来生产产品。Avalanche选择构建带有并行接口的基本内存单元,并将其主要产品组合交由联电(UMC)生产。此后,公司又推出了FPGA版本和串行接口版本。Sabour表示,DDR接口版本也即将面世。“我们的最终目标是将内存集成到处理器中——无论是处理器还是FPGA——并以相同的方式进行处理。”

目前,Avalanche正处于封装集成阶段,即2.5D集成阶段。“NHanced是与我们合作开展此项工作的众多公司之一。”

Sabour指出,公司的目标市场包括波音和洛克希德等“主承包商”,这些公司专注于太空通信安全,对高可靠性有着极高要求。Avalanche已做好准备,将其2.5D芯片技术推广至太空领域的不同客户。

制造太空级存储器不仅仅是确保其抗辐射能力强,还必须在太空环境中保持可靠性,这需要考虑极低温度等诸多因素。Avalanche耗时三年才完善了将硅片送入太空并使其能在低于室温的辐射环境下运行的技术。“我们在太空中使用的内存容量是地面的三倍,用于纠错和逻辑运算,以确保零故障。这绝不仅仅是一个普通芯片。”

对太空领域的重视,不仅意味着公司业务重心从DRAM市场转移,也意味着从四年前的工业领域转移。作为一家私营公司,Avalanche将重心转向分布式和低地球轨道(LEO)卫星市场,并保持低调。“我们并非秘密运营,但作为私营企业,没有必要大肆宣传。”

Sabour认为,集成其MRAM技术是其精品存储器发展历程中的又一里程碑。“我们的出货量不是数十亿,而是数万个。”

Objective Analysis负责人Jim Handy表示,这比仅出货数百个单元有了显著提升。他指出,Avalanche已将自身定位为太空级MRAM公司,虽然其芯片销量可能不高,但价格很可能“令人咋舌”。

Handy解释说,太空存储器需要极高的可靠性,因为你不可能派遣服务人员上太空去维修故障设备,因此这项技术产量低、价格高昂。太空领域能够承受高昂的成本。而且与过去NASA作为少数客户之一、每次仅采购“几十”颗芯片的时代相比,如今的市场正在蓬勃发展。

Handy指出,像Avalanche这样决定专注于太空领域MRAM芯片的公司,在客户来访时已经具备了相应的生产流程。而业务范围更广的公司可能对此兴趣不大,因为它们的目标是尽可能提高产量。“太空领域的项目一旦出现,会极大地分散我们的注意力。”

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