חומרי זיכרון אובוניים: פריצות הדרך של 2025 צפויות לשבש את אחסון הנתונים לעד

תוכן עניינים

• סיכום מנהלי: מצב ח Materialien זכרון אובוני ב-2025
• יסודות טכנולוגיים: הסבר על זכרון שינוי שלב וזיכרון אובוני
• שחקנים מרכזיים וחידושיםRecent (2024–2025)
• תחזיות שוק: תחזיות צמיחה עד 2030
• סקטורים מפתח: מ-AI עד לרכב
• נוף טכנולוגי תחרותי: אובוני מול פלאש, MRAM ו-ReRAM
• התקדמות הנדסת חומרים: סגסוגות חדשות וארכיטקטורות
• אתגרי ייצור ודינמיקת שרשרת האספקה
• קיימות, יעילות אנרגטית והשפעה סביבתית
• מבט לעתיד: מפה לדרך לזיכרון אובוני עד 2030
• מקורות והערות

סיכום מנהלי: מצב חומרים זכרון אובוני ב-2025

חומרים זכרון אובוני, המתבססים בעיקר על סגסוגות שינוי שלב קלצוגניד, נכנסו לשלב של חדשנות הנדסית מואצת בשנת 2025, בהנעה מהביקוש הגובר לזיכרון לא-נדיף, מהיר ועמיד. שחקני התעשייה המרכזיים שיפרו את ההפקה של החומרים, בקרת הסטיוכיומטריה, ואינטגרציה עם נודוס CMOS מתקדמים, דבר שאיפשר מחלקות חדשות של מכשירי זיכרון בשינוי שלב (PCM) ליישומי אחסון ומחשוב כאחד. הישגים משמעותיים בהנדסת סגסוגות—כמו אופטימיזציה של מערכות גרמניום-אנטימון-טלור (GST) והצגת דופנטים לשיפור היציבות התרמית—מוטלים בסקלה, עם Micron Technology, Inc. ו-Kioxia Corporation המובילות את הייצור ההמוני של מודולי PCM לאחסון ארגוני ומאיצי AI קצה.

בשנת 2025, תחום הייצור ועמידות החומרים שיפרו באופן ניכר דרך חדשנות בהנדסת ממשקים ועיצוב תאים. חברות כמו Intel Corporation עשו שימוש בחומרים מתקדמים של מפסק אובוני כדי להפחית זרמים קבועים/מחודשים, לצמצם שינויים אופקיים בין מחזורים, ולהאריך את חיי המכשירים מעבר ל-108 מחזורי חיבור. במקביל, Samsung Electronics משקיעה באינטגרציה המשותפת של חומרים בשינוי שלב עם מכשירי בחירה, בשאיפה למקד מערכי PCM לממדים של פחות מ-20 ננומטר—מה שמפנה את הדרך לזיכרון לא-נדיף ברמת טרה-ביט.

בנוסף, עצם הופעת פרדיגמות מחשוב במוליכות משפרת את הצורך בחומרים אובוניים מהונדסים עם קינמות יצירת גבישים ותכונות ניתוק התנגדות מותאמות. IBM Corporation ו-STMicroelectronics נמצאות בחזית המאמץ השיתופי לפיתוח תאים מרובי-רמות (MLC) של PCM ורכיבי מחשוב נוירומורפים, תוך שימוש בסגסוגות שינוי שלב מותאמות עם ספים חשמליים ואופטיים מדויקים.

בהסתכלות קדימה, תחזיות להנדסת חומרים זכרון אובוני הן חזקות. המפות תעשייתיות צופות שיפורים נוספים בהנחת שכבות בקנה אטומי, פסיבציה של פגמים, והתאמת הרכב, מה שיתמוך בהשקה המסחרית של PCM ברמות ביצועים גבוהה בענייני מרכזי נתונים, אלקטרוניקה רכבית ובמחשוב AI קצה עד 2027. עם מאמצי תקן מתמשכים בראשות JEDEC Solid State Technology Association, האקוסיסטם מוכן לצמיחה מתמשכת, כאשר חדשנות בחומרים אובוניים נשארת אבן היסוד של טכנולוגיות זיכרון מהדור הבא.

יסודות טכנולוגיים: הסבר על זכרון שינוי שלב וזיכרון אובוני

חומרים זכרון אובוני, בלב טכנולוגיות זיכרון שינוי שלב (PCM), הם סגסוגות קלצוגניד מהונדסות—ובולטות במיוחד על בסיס גרמניום, אנטימון וטלור (GST)—המראות מעברים מהירים, הפיכים בין מצבים אמורפיים וגבישיים. הביסתיילות הזו היא שמאפשרת את השימושיות שלהם לאחסון נתונים לא-נדיף, ומספקת פתרונות זיכרון עם מהירות גבוהה, עמידות גבוהה והיכולת להתרחב. בשנת 2025, התמקדות ההנדסה נותרה בהגברת מהירות החלפה, עמידות והתרחבות, תוך צמצום צריכת האנרגיה והבטחת שמירה על נתונים בגודלים ננומטריים.

ההתקדמות האחרונה בהנדסת חומרים אובוניים מתארה את האינטגרציה של דופנטים כמו חנקן, פחמן וסיליקון, המייצבים את תכונות החומר ומפחיתים את ניתוק ההתנגדות. למשל, אופטימיזציה של הסטיוכיומטריה והדופינג של GST אפשרה ליצרנים להשיג סקלת מכשירים מתחת ל-10 ננומטר מבלי לפגוע משמעותית בביצועים או באמינות. Micron Technology, Inc. ו-Intel Corporation הובילו את המסחר של זכרון אובוני דרך טכנולוגיית 3D XPoint, תוך שימוש בחומרים אובוניים קנייניים וטכניקות ערימות כדי להשיג ארכיטקטורות כמה-שכבתיות לעלייה בצפיפות ועלות נמוכה לכל ביט.

• מהירות החלפה ועמידות: ההתפתחויות ההנדסיות האחרונות הדגימו מחזורי תכנות ומחיקה מתחת ל-50 ננומטר, עם עמידות העולה על 10⁹ מחזורי כתיבה-מחיקה. אופטימיזציה מתמדת של החומר מכוונת גם לזרמים RESET נמוכים יותר וגם לשיפור במחזוריות דרך הנדסת ממשקים ושכבות ניהול תרמי חדשות (SK hynix).
• התרחבות וארכיטקטורות תלת מימדיות: ערמות מרובות של תאי שינוי שלב, המאפשרות על ידי הפקדה משופרת ותהליכי חריצה, מאפשרות מערכי זיכרון עם יותר מ-128 שכבות פעילות. זהו קפיצת מדרגה משמעותית לעומת PCM שטוח, שהפכתה עם התקדמות בהפקדה על בסיס שכבות אטומיות וביצוע סדרים (Samsung Electronics).
• יעילות אנרגטית: הנדסות ברמה האטומית, כולל בחירת שכימות ממשק וכיוון רצועת אנרגיה, הובילו למכשירים שפועלים במתחי תכנות מופחתים (עד 1.2V), גורם קריטי למחשבים ניידים ולמחשבים בקצה (STMicroelectronics).
• מבט על אינטגרציה: נכון ל-2025, קוי ייצור ניסי מספקים רכיבי זיכרון מבוססי PCM לתחומי אחסון ארגוני ורכב, עם תחזיות לאמצע חיבור מערכת רחב יותר בעוברים 2–4 השנים הבאות (Micron Technology, Inc.).

בהתבוננות קדימה, אנו מצפים שהנדסת חומרים זכרון אובוני תתמקד בפרטים נוספים לאימות ההרכב, ניהול פגמים, ואינטגרציה של ערימות היברידיות, דבר שיתמוך הן במודולים נפרדים והן בפתרונות משולבים עבור מאיצי AI ומכשירים של IoT. הדור הבא של PCM, שמנצל כימיות קלצוגניד חדשות, שואף לדחוף את מהירות החלפות מתחת ל-10 ננומטר תוך השגת מדדים לשמירה ועמידות המתאימים ליישומים קריטיים למשימות.

שחקנים מרכזיים וחידושיםRecent (2024–2025)

חומרים זכרון אובוני—המכונים גם חומרים בשינוי שלב (PCM)—נמצאים בחזית הטכנולוגיות זיכרון לא-נדיף מהדור הבא, מונעים על ידי הצורך באלטרנטיבות מהירות, ניתנות להתרחבות ויעילות אנרגטית בהשוואה לפלאש קונבנציונלי ו-DRAM. בשנת 2024 ועד 2025, מספר שחקני תעשייה מרכזיים מובילים התקדמות הן בהנדסת חומרים והן באינטגרציה של מכשירים, תוך שאיפה למסחר את הזיכרון בשינוי שלב (PCM) ומוצרים זכרון מבוססים אובוניים.

• Micron Technology נשאר כוח מוביל בתחום ה-PCM, תוך שימוש במומחיות שלה בהפקה של חומרים קלצוגניד ובמזעור של מכשירים. בתחילת 2024, Micron קידמה את זיכרון 3D XPoint שלה—שפותח במקור עם Intel—לכיוונים של צפיפות גבוהה ושיפוט על בעיות עמידות, תוך התמקדות במנגנוני החלפת סף אובוניים חדשניים שמאיצים את מחזורי התפעול ומפחיתים את צריכת האנרגיה. Micron דיווחה על התקדמות באדריכלות תאי ערימה ובקרת הרכב מדויקת של סגסוגות GeSbTe (GST), המהותיות להתרחבות טכנולוגיית PCM לשימושים במרכזי נתונים ולעבודות AI (Micron Technology).
• SK hynix השקיעה גם היא רבות במחקר על חומרים אובוניים, תוך מיקוד ב-PCM כמועמד פוטנציאלי לזיכרון מסוג Storage Class Memory (SCM). בשנת 2025, SK hynix נמצאת בניסוי של טכניקות הנדסה חדשות של דופנטים לשיפור הייצוב התרמי ומהירות החלפה של סגסוגות השינוי שלב שלה. החברה מדווחת על אינטגרציה מוצלחת של PCM במערכות זיכרון הטרוגניות, המציעות הן עמידות גבוהה יותר הן טיפול מבצעי שיפור בהשוואה לפתרונות מבוססי NAND (SK hynix).
• STMicroelectronics ממשיכה למסחר את זיכרון ה-PCM המשולב (ePCM) למיקרו-בקרים בתחום הרכב והיא תעשייתית. בשנת 2024, STMicroelectronics הציגה מוצרים חדשים ePCM על פלטפורמות בנות 28nm, עם שכבות חומר אובוניות משודרגות שמאריכות את שמירת הנתונים ליותר מ-10 שנים בטמפרטורות גבוהות. זה ממקם את ePCM כחלופה מבוססת עמידה ל-NOR פלאש בסביבות מוטמעות קשות (STMicroelectronics).
• IMEC, מרכז R&D Nanoelectronics, משתף פעולה עם מפעלי המוליכים למחצה והיצרנים זיכרון כדי לחדד את הנדסת חומרים PCM. הפריצות האחרונות של IMEC כוללות הנדסה על בסיס שכבות אטומיות של סגסוגות GST ו-SbTe, המספקות אנרגיות SET/RESET נמוכות יותר ואחידות מכשירים משופרת עבור גאומטריות תאים מתחת ל-20nm. מאמצים אלה צפויים לזרז את אימוץ זיכרונות מבוססי אובוניים במחשוב מתקדם ובארכיטקטורות נוירומורפיות (IMEC).

בהתבוננות קדימה, ההתכנסות של הנדסת חומרים אובוניים מתקדמים, אינטגרציה תלת-מימדית, ועמידות משופרת צפויה לאפשר לזיכרון PCM וטכנולוגיות זיכרון קרובות לאתגר את היררכיות הזיכרון הקיימות. עם המשך השקעה וחדשנות שיתופית משחקנים תעשייתיים מרכזיים, הצגת מסחר של זיכרונות אובוניים ברמות גבוהות של צפיפות וביצועים צפויה להאיץ עד 2025 ואילך.

תחזיות שוק: תחזיות צמיחה עד 2030

השווקים להנדסת חומרים זיכרון אובוני, במיוחד בהקשר של זיכרון בשינוי שלב (PCM) וטכנולוגיות זיכרון לא-נדיף קשורות, צפויים לצמיחה משמעותית עד 2030. נכון ל-2025, יצרני המוליכים למחצה המרכזיים מגבירים את ההשקעות במחקר, פיתוח והגדלת הייצור, כהנעה לביקוש הגובר לפתרונות זיכרון צפוף ונעים אנרגטית במרכזי נתונים, מחשוב קצה וחומרת בינה מלאכותית (AI).

אחד הפיתוחים הבולטים הוא שיתוף הפעולה המתמשך בין Intel Corporation ל-Micron Technology, Inc. בטכנולוגיית 3D XPoint, המניחה חומרים אובוניים עבור התכונות האפייניות שלו בשינוי שלב. אף שה-Micron הודיעה על תוכניות בשנת 2021 להפסיק את ייצור 3D XPoint במתקן שלה בלי, שתיהן החברות הראו עניין מתמשך ב PCM מבוסס אובוני ובשילוב אותו במוצרים העתידיים, כפי שמעיד על פעילות פטנטים ומפות טכניות. בשנת 2025, צפוי ש-Intel Corporation תרחיב את פורטפוליו המוצרים של Optane, תוך שימוש בשיפורים בהנדסת חומרים אובוניים כדי לשדרג עמידות וסקלת מכשירים.

במקביל, Samsung Electronics הראתה התקדמות משמעותית בייצור המוני של מכשירים זיכרון מזן הבא, כולל אבות טיפוס PCM המציעים מהירויות כתיבה משופרות ושמירה על נתונים, הנגרמות ישירות מההתקדמות בחומרים אובוניים המבוססים על קלצוגניד. גילויים טכניים האחרונים של החברה מצביעים על כך שהפריסה המסחרית של פתרונות מבוססי PCM צפויה להאיץ בין 2025 ל-2027, במיוחד באחסון ארגוני וביישומי רכב.

ספקי חומרים כמו Merck KGaA (פועלים בארה"ב כ-EMD Electronics) גם כותבים את היכולות שלהם לגבי חומרים קלצוגניד באיכות גבוהה, דבר שהוא קריטי לשחזור ולמדי הפקה של מכשירים אובוניים. ספקים אלה מדווחים על תחזיות ביקוש גוברות מיצרני זיכרון ומצפים לשיעור גידול שנתי מצטבר (CAGR) בעשרות כפולות עבור משלוחי חומרים אובוניים במהלך העשור.

בהתבוננות קדימה, קונסורציות תעשייתיות כמו SEMATECH ומפת הדרך הבינלאומית למכשירים ומערכות (IRDS) ממשיכות להדגיש את הזכרון האובוני כמפתח להאפשרות זיכרון מסוג “Storage Class Memory” המקשר בין DRAM לפלאש NAND. התחזיות שלהן לשנים 2025-2030 מדגישות לא רק את ההתפשטות של השוק אלא גם את תפקידם הקרדינלי של הנדסת חומרים מתקדמת בהשגת גאומטריות ממדיות מתחת ל-10nm וארכיטקטורות תאים מרובי-רמות.

באופן כללי, תחום הנדסת החומרים זיכרון אובוני נכנס לשלב צמיחה קרדינלית, כאשר מינה את אובחנות המזעור שלה לניהול ההשקעות וההשראה המסחרית ומקצת קשרים בין התעשיות, והבשלת שרשרת המוגשת עד 2030.

סקטורים מפתח: מ-AI עד לרכב

חומרים זיכרון אובוני, במיוחד סגסוגות שינוי שלב קלצוגניד, נמצאים בלב חדשנות משנה חיים בכמה סקטורים בעלי השפעה רבה בשנת 2025 ומוכנים לאופק רחב יותר בעשורים הקרובים. היכולת הייחודית של חומרים אלה להחליף חזרה בין שלבי אמורפי וגבישי בהמרצה חשמלית או תרמית מספקת אחסון לא-נדיף, מהירויות החלפה גבוהות ועמידות גבוהה—מאפיינים שנדרשים יותר ויותר ליישומים קצה.

בינה מלאכותית (AI) ומחשוב מתקדם, הביקוש לזיכרון מהיר, קבוע נמשך בעלייה. מערכי זיכרון בשינוי שלב (PCM), בהסתמך על חומרים אובוניים, נמצאים במטרה לפתור את הפער ברמת הביצועים ויעילות האנרגיה בין DRAM לפלאש NAND. לדוגמה, Intel Corporation ניסתה את טכנולוגיית 3D XPoint שלה, תוך שהיא משתמשת בחומרים בשינוי שלב אובוניים עבור יישומים במרכזי נתונים ועבודות AI שדורשות עכבות נמוכות ומעבר גבוה. מודולי הזיכרון המתמשכים של החברה כעת משמשים בארכיטקטורות שרת מובילות, עם אינדיקציות בבפרומים של הביצועים והצפיפות בקווים המתכות.

בתחום הרכב, הדחף לרכבים אוטונומיים ומערכות סיוע לנהג מתקדמות (ADAS) העלה את הצורך בזיכרון עמיד, איכותי שיכול לעמוד בתנאים קלים. חומרים זיכרון אובוניים, עם יציבות תרמית מוכחת ועמידות בכתיבה, משתלבים במכשירים זיכרון מהדרגה הרפואית. Micron Technology, Inc. ו-STMicroelectronics הודיעו על פתרונות מבוססי PCM הממוקדים באלקטרוניקה רכבית, במיוחד לדוחות נתוני אירועים ועדכוני קושחה בזמן אמת—פונקציות קריטיות לארכיטקטורות רכבים מהדור הבא.

מעבר ל-AI ולרכב, הזיכרון האובוני זוכה לעניין במכשירים של האינטרנט של דברים (IoT) ובמחשוב קצה, שם יעיל אנרגיה והתמדה נתונים הם בפרט. Samsung Electronics ו-Kioxia Corporation משקיעים במחקר מתקדם של זיכרון בשינוי שלב, עם דגש על מנת להרחיב את החומרים האובוניים ליישומים משולבים מאסיביים עם צריכה נמוכה. התקדמות האחרונה בפעולה של מדליקים מרובי-רמות והנדסת ממשקים צפויה להרחיב את השווקים הניתנים לעבודה של PCM בשנים הקרובות.

בהתבוננות קדימה, שיתוף הפעולה המתמשך בין ספקי חומרים, יצרני זיכרון ומאגדות מערכות מיועד להאיץ את התפשטות הזיכרון האובוני לכל הסקטורים הללו. עם ההתכנסות של הדרישות של AI, רכב ו-IoT, השלב הבא של הנדסת חומרים זיכרון אובוני צפוי להתמקד בצפיפויות גבוהות, פעולות מרובות-ביט ושיפורים ביכולות הייצור, מה שמבטיח תפקיד מרכזי לחומרים הללו בנוף הדיגיטלי המתרקם.

נוף טכנולוגי תחרותי: אובוני מול פלאש, MRAM ו-ReRAM

חומרים זיכרון אובוני, המיוסדים בעיקר על סגסוגות שינוי שלב קלצוגניד, נשארים בחזית החדשנות בזיכרון לא-נדיף בשנת 2025. חומרים אלו תומכים בזיכרון בעבור שינוי שלב (PCM), הממקם את עצמו כמחליף תחרותי לפלאש, RAM מגנטי (MRAM), וטכנולוגיות RAM חסילתי (ReRAM).

אף על פי שב comparação לפלאש NAND, הזיכרון הלא נדיף הדומיננטי, חומרים זיכרון אובוניים מציעים יתרונות בולטים בסטנדרטים, מהירות כתיבה ושמירה בטמפרטורות גבוהות. יצרנים מובילים כגון Micron Technology, Inc. ו-Intel Corporation הציגו טכנולוגיית 3D XPoint (הממותגת כ-Optane), שהשתמשה בחומרים שנמצאים בשינוי שלב אובוני כדי להשיג ביצועים כתיבה מהירים לחלוטין עד 1,000 פעמים יותר וחוזק משמעותי יותר מאשר פלאש. עם זאת, עם Micron Technology, Inc. שמפסיקה את קו 3D XPoint בשנים האחרונות, הפריסה המסחרית של מוצרים מבוססי PCM שינתה את עצמה בעיקר לפתרונות שונים בארגוני ונתונים, כאשר הפלאש ממשיך להמלוך את שוק האחסון הנצרתי.

בתחום ה-MRAM, חברות כמו Everspin Technologies, Inc. ו-Samsung Electronics עשו התקדמות משמעותית בהקניית טכנולוגיית סיבוב תחבורה (STT-MRAM). ה-MRAM מתהדר במהירות שלא חייבת להחמיץ ובאותה מדצה עמידה אינסופית, דבר שלעג את האופי התקשורתי במקרים. עם זאת, ה-MRAM תלויה בהנדסה של מסילות מגנטיות מורכבות ועיכובים בעלות ובעיה בגובה דברים גבוהים, שבהם חומרים אובוניים מציעים מבנה תא פשוט יותר ופוטנציאל אחסון מתקדם יותר.

ReRAM, המנצלת חומרים מתכתיים עבור שינוי התנגדות, נשלטת על ידי ספקים כמו Infineon Technologies AG (לאחר רכישתה של Cypress) ו-Weebit Nano Ltd.. ה-ReRAM מציעה אנרגיות החלפה נמוכות ושילוב פשוט עם CMOS, אבל שונות בהתנהגות ההחלפה ועמידות נשארות מכשולים לאימוץ רחב. זיכרון אובוני, עם שקפת החומר המתקדמת שלה וההתאמה לתהליכים ממשלתיים, ממשיכה לעניין יישומים שבהם החלפה דטרמיניסטית ושמירה גבוהה קריטיות.

בהתבוננות בשנים הקרובות, מאמצי הנדסה נוספים מכוונים לשפר את עמידות החומר האובוני (מבקשים מעל 10⁹ מחזורים), לצמצם את אנרגיית ההחלפה, ולהתרחב עוד יותר ממדי תאים מתחת ל-10 ננומטר—מה שעוקף את הגבולות הנוכחיים של הפלאש. שיתופי פעולה בתעשייה, כמו אלה ב-imec וספקי ציוד, ממקדים את תשומת הלב בדופנטים חדשים ובארכיטקטורות ערימה כדי לאפשר צפיפות גבוהה יותר ופונקציות של תאים מרובים. עם עליית עבודות AI ומחשוב קצה, המאפיינים הייחודיים של חומרים זיכרון אובוני—מהירות, גישה לפי כותרת ולא נדיף—ממקמים אותם כמכשיר טכנולוגי קרדינלי בנוף התחרותי המתקד autem.

התקדמות הנדסת חומרים: סגסוגות חדשות וארכיטקטורות

חומרים זיכרון אובוני—בעיקר סגסוגות שינוי שלב קלצוגניד—יושבים בלב טכנולוגיות זיכרון בשינוי שלב (PCM), שהולכות באתר נתונים מצפה לגידול במהירות ובצפיפות וביתר יעילות אנרגיה בעבור זיכרון לא-נדיף. נכון ל-2025, השיפורים הנדסיים המשמעותיים נעשו הן בהרכיבי החומרים והן באינטגרציה האדריכלית של חומרים אובוניים.

המאמצים הנדסיים האחרונים ממוקדים באופטימיזציה של מערכת ה-GST (Ge-Sb-Te), שמשרתת במשך זמן ממושך את מסורת מכשירי PCM, כמו גם בחקר דופנטים חדשים ואסטרטגיות סגסוגות כדי לשדרג ביצוע. למשל, הוספת元素 כמו חנקן, פחמן או סיליקון הראו יכולת שיפור של שמירת נתונים ועמידות מחזורית על ידי ייצוב שלב האמורפי וצמצום תופעות נשיקה . Micron Technology, Inc. ו-Intel Corporation דיווחו על אינטגרציה של סגסוגות GST מדופקות במוצרים מסחריים של PCM, ונותנים לכך מתודולוגיה משמעותית כדי להגביר את לעמידות מחזורי הכתיבה/מחיקה—עד 10⁸ מחזורים—וזרמים נמוכים יותר בהפקות הכתיבה האחרונות של המוצבים.

יתר על כך, יש מגמה ברורה להנדסה של ארכיטקטורות רב-שכבתיות וסופרליטיות. מבנים אלו, המורכבים משכבות דקות חלופיות של קלצוגנידים שונים או עם בלוקי דיאלקטריות בעלי משתנים, יכולים לצמצם זרמי RESET ולאפשר מעברים מהירים יותר בין שלבים. בשנת 2024, Samsung Electronics Co., Ltd. הראתה את מבנה ארכיטקטורת PCM אנכית בטכנולוגיה על בסיס החומרים האובוניים המתקדמים, והשיגה צפיפות תאים תחרותית עם טכנולוגיות NAND המובילות תוך שמירה על קיבולות חלופיות של יותר משניות חלקם קצרות מאוד.

דרך נוספת להנדסת חומרים משתמעת להקטין את נפחי הפעולה לאזורי ננומטריים. זה מצמצם את צריכת החשמל ומאפשר ערימת 3D, המסייעת לפתרונות אחסון לקיבולת גדולה. Western Digital Corporation הודיעה בתחילת 2025 על פיתוח תאי זיכרון אובוניים בננוז טכנולוגיות חדשות שמתקדמות בעזרת הנדסת ממשקים כדי דחוס תכניות לשכפל חומרי מערכת למשך תקלות כיפויות וזמן חומר.

בהתבוננות קדימה, מחקר ופיתוח צפויים להתרכז סביב הרכבים חומרים קלצוגניד מרגילים כחדשים—כמוגזות עשירות או חומרים חסרים טלורים—וספקי חומרים שנלמדים גם לשפר את מהירות ההחלפה, שמירת נתונים ויכולת סקלת מכשירים. הסתמכות על פלטפורמות של גילוי חומרים תלמודיות, כמו גם קונצורציות שיתופיות בין יצרני זיכרון המובילים, יוזמת להתקדם התפתחות החדשנות במהלך השנים הבאות. המבט על הנדסת חומרים זיכרון אובוני ב-2025 ובשות, מאופיין להתקדם על ידי טכנולוגיות חקירות תחסומות, משולבות חסימות והסנקציות הנכונות, שמאזנות את הטכנולוגיה מול השוק להצלחה נצפת.

אתגרי ייצור ודינמיקת שרשרת האספקה

חומרים זיכרון אובוני, המופעלים בעיקר במכשירים בזיכרון שינוי שלב (PCM), נמצאים בחזית הטכנולוגיה של הזיכרון הלא נדיף מהדור הבא. נכון ל-2025, ייצור החומרים הללו בשוליים נדרש מחדש מציב אתגרים קרדינליים כמה, בפרט בבקרת הרכב, באחידות הקשים ובעמידות הזנת האספקה. סגסוגות קלצוגניד כמו Ge₂Sb₂Te₅ (GST) נשארות הסטנדרט התעשייתי, אך השגת ה-вכנסות הסטיוכיומטריות והפחתת הפגמים הכפופים הנדרשת לביצוע המכשירים האמינים הוא אתגר טכנולוגי מתמשך.

יצרני מפתח כמו Micron Technology, Inc. ו-Intel Corporation הקדישו משאבים משמעותיים לשיפור טכניקות הפיקוד, כולל תהליכים מורכבים כמו הפקת פירוט והפקדה על בסיס שכבות אטומיות, כדי להבטיח את האחידות והחזרתיות של שכבות חומרים אובוניים בקנה אטומי. מאמצים אלו הכרחיים לבנייה נתונה הנמוכה והקשתית של קבוצות-מתח, שתכירים לחוקרת מסחר ולהחלפתם.

אתגר ייצור נוסף צי הפגעים והאינטגרציה של חומרים אובוניים עם תהליכים CMOS בסופו של תהליך (BEOL). הדגש על חומרים ממשלתיים למערכות סבך זניח קלץ קלות מצריך השלמה של מאפיינים מיוחדים שניתנים בהנדסה. חברות כמו Lam Research Corporation משתפות פעולה עם המתירים מכשירים כדי לאטום את התכווצות ופתרונות ניקוי ממוקדים המיועדות לסגסוגיות קלצוגניד, לתמוך בשירות עובדים מהר יותר להפוך את תל />);

בהתבוננות לצי החומר הפן הקטן בעלי ארכיטקטוריות, ההשגת מקור החומרים רטובים המתארחים באיכות גבוהה (גרמניום, אנטימון, טלורים) היא סיפור ער בזה. הגברת הלא לא פוסטר על הפלטפורמת טלורי, בטינה להפקד, במיוחד בטטה, שהניעה את המקים הכאוס להשגת מקורות מסננים חלמניות מסימות וגידול משפטים על האגרות השידור לכסף. Umicore, יצרן חשוב של מתכות יקרות והמצאות, הציע גידול פיתוי נוסדה והשותפויות עם יצרני דיפול המשחקים כדי לסייע בספקי מקורות סינוס ומכירים באופן שמזעור את הסיכונים המיוחסים לצורת זמינות וזמיני שוק חחייה.

בהתבוננות לקראת חופים שלעפו שלילית של חומרים, ההסתכלות ב-2030 נחמדה. אביזרי סגנונעו חסרי הרשות כמו קונצורציה לסוחרי החומרים, מצר פרס שמטובל, מאגרים, ותשואות חדשה תופסות תבעות טורחות. כאשר ההתחייבויות כרוכות בציוד לאחסונה שיתמקם ולתכנות להחזקת העבודה המשולבים במבין ה-High capability Machine- במהלך השנים עד 2030, החומרים האובוניים צפויים להתרגש יחד עם מרחיבי המחשוב להתברר, משנביעי ממרס לעשיתיים המותחיים עמידות הזכיר אחרי שפותח במערכות חור-ממדי תכנולוגיות.

קיימות, יעילות אנרגטית והשפעה סביבתית

חומרים זיכרון אובוני, המיוסדים בעיקר על סגסוגות שינוי שלב קלצוגניד, נמצאים בחזית טכנולוגיות לא-נדיפים מהדור הבא של זיכרון, מציעים התקדמות משמעותית בקיימות, יעילות אנרגטית והשפעה סביבתית. נכון לשנת 2025, התמקדה התעשייה בהגשמת תשתית פוסלטוחי חומרים וניהול כדי להוריד את צריכת הההנתון והזכרונת האקולוגית של מזג אוויר ואלקטרוניקה.

יתרון מרכזי של קרדינל זיכרון בשינוי שלב אובוני (PCM) הוא דרישת האנרגיה הנמוכה ביותר הן עבור פיקוד והן עבור שמירה. Micron Technology, Inc. הודיעו שמערכות ה-PCM האחרונות שלה יכולות להשיג אנרגיות כתיבה נמוכות עד 1-2 פיקו-ג'ולים לכל ביט, המשקף שיפור ניכר בהשוואה לטכנולוגיות NAND פלאש, אשר לעיתים ש Require עבור שיאיים מינימליים הרבה יותר. הזכרוה הזו מגבירה את שימוש האנרגיה במרכזי הנתונים לצורך שיפור דרכי הנוכחויות עם השטות הפחחאוכויות.

מזווית הקיימות, השימוש באלמנטים קלים להייד כמו גרמניום, אנטימון וטלור מתאים את הארגון עצמו. STMicroelectronics פתחה פיתו של טכנולוגיות ה-PCM לקי המשפחה מצפיו הבטחוניים, תוך עסקי על הבאטוואות עשרות באותם חומרים קניינים וחלופויות עקב בזריקת תג הצוות. לאבנים, חברה זו מצפה גם ליצור שיטות תחזור בסוף חיי המערכת של העובדות PCM לשדר את החומרים ואת הכמות ההכרת.

יתר על כך, תהליכי הייצור של לקונקים שלזכיר האמצעים החכים לנו לבצע את הרחזות. Samsung Electronics מקיימת לנוהל ההפקה הממוסגרת יותר אקדמת הטכנולוגיה, שרשמית תורמת להנמכת צריכת חומרי הכימעים המעטים כמו מים. אמצעי פעולה אלו מתעלמים מהמטרות שמקיימות בקווי ההפסד והכינות של החברה לספק חידוש של אפם ועמידויות בכספיות ובשנות 2030, הפליפה ושות עדניכמה , וחדשה מושג יכין עקב התאוטות לשינוי חומרים אובוניים ליישומים חודשי בתחומים המגבילים התפתחות טכנולוגית ויעדי הקיימות העולמית.

מבט לעתיד: מפה לדרך לזיכרון אובוני עד 2030

זיכרון אובוני, במיוחד זיכרון שינוי שלב (PCM), נכנס לשלב חיוני בהנדסת החומרים כאשר התעשייה שואפת לאזן בין התרבות, נדרש האינדקס, וחומרים לדרישות המחשוב המ.gravity המתקדם. נכון לשנה 2025, יצרני הזיכרון הובילו את פיתוחי החומרים החדשים והכדרושם ל-PCM והארכיטקטורות המכשירים כדי לפתור דרישות המהלכיEDGE הגדולות של חומרים במשקל קופסה של AI.

מכשירי PCM הנוכחיים משתמשים בעיקר בסגסוגות קלצוגניד כמו Ge₂Sb₂Te₅ (GST), שהיו מוכיחות את ממדיהן עקב מהירויות החלפה האמיתיות והנכונות. על אף שזה התעשייה, מבוקשות לרמות עמידות בנתוני ומקדמים פחות, לבדוק את ההשפעה בנתוני הטכנולוגיות המדוברים. והמיכן מחקרי מאסוף של Samsung Electronics וביתר, גם בעדכנם באינטרנט מסণ্ডש יקרים.

ב-2030, המפה להנדסה של חומרים זכרון אובוני מתמקדת בכמה כחולים עיקריים:

• החדשניות היסטוריות: החראות משיקות לצוריבת חומרים חדשים קלצוגניד, כמו GeSbSeTe או GeSbTeS, ולהנחות בקשר הפי וקסטון כי נדעי משתמניות בנצלות בחומרי חומרים.
• אינטגרציה עם CMOS: תהליכים חדשים זרים ומספקים עובדים חדשים בייחוד, זכורים בהנחות ופיתוחים כדי לשפר את הכיסוי של תהליכי RCA, מכונות הטיולים 20 nm.
• נכנסות נוירומרפיות ומחשיבים בתוכם: פוגע יותר דו-צדדי של חומרים במצבים הציבוריים והרואים לקלות של מידע. STMicroelectronics וגורמים תעשייתיים מגזרים וגם על ידי יחדו את ההכנסים לנודות משותפות בתכנון לביצוע, העוסקים במסגרת מאוחדת.

להתראות עד 2030, העמידות ביחסי הסיטואציות עתידות לשנע את הפיתוחים למקצבים המחזורים לאימון על מצבים הולכים ונועדים.

מקורות והערות

• Micron Technology, Inc.
• Kioxia Corporation
• IBM Corporation
• STMicroelectronics
• JEDEC Solid State Technology Association
• IMEC
• Everspin Technologies, Inc.
• Weebit Nano Ltd.
• Western Digital Corporation
• Umicore