Новый виток технологических инноваций на рынке памяти

Как сообщает TrendForce, вице-президент Samsung Electronics Чанси Ю недавно объявил, что технология Samsung DRAM следующего поколения успешно развивается. Помимо успешного массового производства 1b DRAM, разработка технологии 4F Square DRAM также идет штатно, и первоначальный образец 4F Square DRAM планируется выпустить к 2025 году.
Отраслевые источники указывают, что на ранних этапах структура ячеек DRAM составляла 8 квадратных ячеек, в то время как в настоящее время в коммерциализированной DRAM в основном используется 6 квадратных ячеек. По сравнению с этими двумя технологиями, в 4F Square используется структура на транзисторах с вертикальным каналом (VCT), которая позволяет уменьшить площадь поверхности чипа на 30%.
По мере уменьшения площади ячейки увеличивается плотность DRAM и производительность. Таким образом, благодаря таким приложениям, как искусственный интеллект, технология 4F Square постепенно становится востребованной крупными производителями систем хранения данных.

 

Ранее Samsung заявляла, что многие компании работают над переходом своих технологий на 4F Square VCT DRAM, хотя необходимо преодолеть некоторые проблемы, включая разработку новых материалов, таких как материалы с оксидными каналами и сегнетоэлектрики.

Отраслевые источники полагают, что первоначальный образец Samsung 4F Square DRAM в 2025 году может быть выпущен для внутреннего рынка. Другой производитель полупроводников, Tokyo Electron, оценивает, что DRAM с использованием технологии VCT и 4F Square появятся в продаже между 2027 и 2028 годами.
Кроме того, в более ранних сообщениях СМИ упоминалось, что Samsung планирует применить технологию гибридного соединения для поддержки производства 4F Square DRAM. Гибридное склеивание — это упаковочная технология следующего поколения, относящаяся к вертикально расположенным чипам для увеличения плотности ячеек и, таким образом, повышения производительности, что также окажет влияние на разработку HBM4 и 3D DRAM.

 

 

В эпоху искусственного интеллекта HBM, особенно HBM3e, процветают на рынке оперативной памяти, вызывая жесткую конкуренцию между тремя основными производителями DRAM. Сейчас начинается новая гонка, в первую очередь ориентированная на технологию HBM4 следующего поколения.

В апреле этого года SK Hynix объявила о партнерстве с TSMC для совместной разработки HBM4. Сообщается, что две компании сначала будут работать над улучшением производительности базовой матрицы, установленной в нижнем слое корпуса HBM. Чтобы сосредоточиться на разработке технологии HBM4 следующего поколения, Samsung создала новую “Команду разработчиков HBM”.

В июле Чхве Чан Сок (Choi Jang-seok’, руководитель группы нового бизнес-планирования Samsung Electronics в подразделении памяти, сообщил, что компания разрабатывает высокопроизводительную память HBM4 с единым стеком объемом до 48 ГБ, которая, как ожидается, поступит в производство в следующем году. Недавно Samsung, как сообщается, планирует использовать 4-нм усовершенствованный технологический процесс для производства логической матрицы HBM4. Micron, с другой стороны, планирует представить HBM4 в период с 2025 по 2027 год и перейти на HBM4E к 2028 году.

Помимо производственных процессов, производители DRAM активно изучают технологию гибридного соединения для будущих продуктов HBM. По сравнению с существующими процессами соединения, гибридное соединение устраняет необходимость в неровностях между слоями памяти DRAM, вместо этого напрямую соединяя верхний и нижний слои, медь с медью. Это значительно повышает скорость передачи сигнала, лучше соответствуя высоким требованиям к пропускной способности вычислений с искусственным интеллектом.

В апреле этого года корейское СМИ The Elec сообщило, что Samsung успешно изготовила 16-слойную многослойную память HBM3 на основе технологии гибридного соединения, при этом образец памяти функционирует нормально. Эта технология гибридного склеивания в 16 слоев будет использоваться для масштабного производства HBM4 в будущем. SK Hynix планирует внедрить гибридное склеивание в производство HBM к 2026 году. Micron также разрабатывает HBM4 и рассматривает смежные технологии, включая гибридное соединение, которые в настоящее время находятся в стадии исследования.

 

• Разработка 3D DRAM набирает обороты

3D DRAM (трехмерная динамическая оперативная память) представляет собой новую технологию DRAM с новой структурой ячеек памяти. В отличие от традиционной DRAM, которая размещает ячейки памяти горизонтально, 3D DRAM размещает ячейки памяти вертикально, значительно увеличивая объем памяти на единицу площади и повышая эффективность. Это делает ее ключевой разработкой для следующего поколения DRAM.

На рынке оперативной памяти 3D NAND Flash уже нашла коммерческое применение, в то время как технология 3D DRAM все еще находится в стадии исследований и разработок. Однако по мере стремительного роста искусственного интеллекта, больших данных и других приложений спрос на высокопроизводительную память большой емкости будет расти, и ожидается, что 3D DRAM станет основным продуктом на рынке оперативной памяти.

Технология HBM проложила путь для 3D-эволюции DRAM, позволив DRAM перейти от традиционного 2D к 3D. Однако нынешнюю технологию HBM нельзя рассматривать как настоящую технологию 3D DRAM. Samsung 4F Square VCT DRAM ближе к концепции 3D DRAM, но это не единственное направление или цель 3D DRAM. У производителей памяти больше идей и креативности в 3D DRAM.

Samsung планирует добиться коммерциализации 3D DRAM к 2030 году. В 2024 Samsung продемонстрировала две технологии 3D DRAM, включая VCT и stacked DRAM. Samsung сначала представила технологию VCT, затем перешла на накопительную память DRAM, объединив несколько VCT для постоянного повышения емкости и производительности DRAM.

Samsung заявляет, что накопитель DRAM может полностью использовать пространство по оси Z, вмещая больше ячеек памяти на меньшей площади, при этом емкость одного чипа превышает 100 Гб. В мае этого года Samsung отметила, что она, наряду с другими компаниями, успешно изготовила 16-слойную 3D DRAM, но подчеркнула, что она не готова к массовому производству. Ожидается, что 3D DRAM будет производиться с использованием технологии гибридного соединения пластин и BSPDN Также рассматривается технология обратной сети подачи питания.

Что касается Micron, отраслевые источники, на которые ссылается DRAMeXchange, сообщают, что Micron подала заявку на патент на 3D DRAM, отличную от Samsung, с целью изменения формы транзисторов и конденсаторов без размещения ячеек.

BusinessKorea сообщила в июне, что SK Hynix достигла производственного выхода в 56,1% для своей 5-слойной 3D-памяти DRAM. Это означает, что из примерно 1000 3D-DRAM, произведенных на одной тестовой пластине, было изготовлено около 561 жизнеспособного устройства. Экспериментальный 3D DRAM продемонстрировал характеристики, аналогичные используемым в настоящее время 2D DRAM, что стало первым случаем, когда SK Hynix раскрыла конкретные цифры и особенности своей разработки 3D DRAM.