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來源:IT之家
在最近的 IEEE 國際可靠性物理研討會上,SK 海力士分享了其近期和未來的技術目標願景。SK 海力士認為,通過將層數增加到 600 層以上,可以繼續提高 3D NAND 的容量。此外,該公司有信心借助極紫外(EUV)光刻技術將 DRAM 技術擴展到 10nm 以下,以及將記憶體和邏輯晶片整合到同一個設備中,以應對不斷增加的工作負載。
SK 海力士首席執行長李錫熙說:” 我們正在改進 DRAM 和 NAND 各個領域的技術發展所需的材料和設計結構,並逐步解決可靠性問題。如果以此為基礎,並取得創新,將來有可能實現 10nm 以下的 DRAM 工藝和堆疊 600 層以上的 NAND。”
3D NAND 未來將達到 600 層以上
歷史的經驗早已證明,3D NAND 無論是在性能還是在可拓展方面,都是一種非常高效的體系結構,因此,SK 海力士將在未來幾年繼續使用它。早在 2020 年 12 月,SK 海力士就推出了具有 1.6Gbps 接口的 176 層 3D NAND 存儲器,且已經開始和 SSD 控制器制造商一起開發 512GB 的 176 層存儲晶片,預計在 2022 年會基於新型 3D NAND 存儲器進行驅動。
就在幾年前,該公司認為可以將 3D NAND 擴展到 500 層左右,但是現在它已經有信心可以在不久的將來將其擴展到 600 層以上。隨著層數的增加,SK 海力士以及其他 3D NAND 生產商不得不讓每一層變得更薄,NAND 單元更小,並引入新的電介質材料來保持均勻電荷,從而保持可靠性。
SK 海力士已經是原子層沉積領域的領導者之一,因此其下一個目標是實現高深寬比(A/R)接觸(HARC)刻蝕技術。同樣,對於 600 層以上的 3D NAND,可能還需要學會如何將多層晶圓堆疊起來。
行業何時才能有 600 層以上的 3D NAND 設備以及如此驚人的層數將帶來的多大的容量,SK 海力士沒有給出具體預測,不過該公司僅憑借 176 層技術就已經著眼於 1TB 的產品,因此 600 層以上的產品容量將是巨大的。
DRAM 的未來:EUV 低於 10nm
與美光科技不同,SK 海力士認為採用 EUV 光刻技術是保持 DRAM 性能不斷提高,同時提高存儲晶片容量、控制功耗最直接的方法。借助 DDR5,該公司不得不推出容量超過 16GB 的存儲設備,數據傳輸速率可達 6400GT/s,這些存儲設備將堆疊在一起以構建大容量的 DRAM。
由於未來的存儲器產品必須滿足高性能、高容量以及低功耗等要求,因此先進的制造技術變得更加重要。為了成功實施 EUV 技術,SK 海力士正在開發用於穩定 EUV 圖案和缺陷管理的新材料和光刻膠。另外,該公司正在尋求新的電池結構,同時通過使用由高介電常數材料制成更薄的的電介質來保持其電容。
值得注意的是,SK 海力士現在也在尋找減少 ” 用於互連的金屬 ” 電阻的方法,這表明 DRAM 晶體管的尺寸已經變得非常小,以至於其觸點將成為瓶頸。借助 EUV,晶體管將縮小尺寸,提升性能並降低功耗,接觸電阻將成為 10nm 以下的瓶頸。不同的晶片生廠商用不同的方式來解決這一問題:英特爾決定使用鈷代替鎢,而臺積電和三星則選擇了選擇性鎢沉積工藝。SK 海力士未詳細說明其抗接觸電阻的方法,只是表明正在尋求下一代電極和絕緣材料並引入新工藝。
融合處理和記憶體的近記憶體處理
除了使 DRAM 速度更快並提高容量外,SK 海力士還期待融合記憶體和處理技術。如今,用於超級計算機的尖端處理器使用通過插入器連接到它們的高頻寬(HBM),SK 海力士將此概念稱之為 PNM(近記憶體處理),並斷言下一步將是處理器和記憶體存在於單個封裝中的 PIM(記憶體中處理),而該公司最終將尋找 CIM(記憶體中計算),將 CPU 和記憶體集成到一起。
SK 海力士的 CIM 在很大程度上與今年 2 月推出的三星 PIM(記憶體處理)概念相似,並可能滿足 HJEDEC 定義的工業標準。三星的 HBM- PIM 將以 300MHz 運行的 32 個支持 FP16 的可編程計算單元(PCU)嵌入到 4GB 記憶體裸片中。可以使用常規存儲命令控制 PCU,並執行一些基本計算。三星聲稱其 HBM-PIM 記憶體已經在領先的 AI 解決方案提供商的 AI 加速器中進行了試驗,該技術可以使用 DRAM 制造工藝制造,對於不需要高精度但可以從數量眾多的簡化內核中受益的 AI 和其他工作負載意義重大。
目前尚不清楚 SK 海力士是否將根據三星提出的即將發布的 JEDEC 標準實施 CIM,或者採用專有技術,但可以確定的是,全球最大的 DRAM 制造商對融合的存儲器和邏輯設備都抱有相似的願景。
邏輯和記憶體的融合對於利基應用非常有意義,同時,還有更多常見的應用程序可以從記憶體,存儲和處理器更緊密的集成中受益。為此,SK 海力士正在開發緊密集成異構計算互連封裝技術,這些封裝包含處理 IP、DRAM、NAND、微機電系統(MEMS)、射頻識別(RFID)和各種傳感器。不過,該公司尚未提供許多詳細資訊。