原標題 :未來記憶體技術的革新與挑戰
隨著科技的日新月異,記憶體技術也在不斷突破和重新整理我們的想象。
預計從2022年的16GB增長到2027年的48GB,將是記憶體歷史上的一大飛躍。
美光更是預告了2026年將出現高達64GB的HBM4,其堆疊層數可達16層,這無疑是對當前儲存技術的一次大幅強化。
這種名為HBM() 的技術,透過矽通孔(TSV)垂直連線多個DRAM裸片,不僅實作了令人驚嘆的1024位元記憶體介面、高達36GB乃至64GB的記憶體容量,還提供了超過1TB/s的頻寬速度。
然而,要實作這樣高效能的記憶體並非易事。
HBM的制造過程比傳統DRAM復雜得多,需要特殊制造的DRAM裸片,以及復雜的測試封裝程式。
讓我們深入了解一下HBM制造的復雜性。
首先,與傳統DDR5相比,HBM的芯片尺寸大約是同等容量DDR5的兩倍,這不僅使得封裝復雜度增加,也導致良率難以提升。
其次,3D DRAM透過垂直堆疊儲存單元,能在單位面積內實作更高的儲存容量並加快數據存取速度,降低了功耗同時提高了可靠性。
而設計和制造3D DRAM時,我們不得不面對制程節點微縮、多層堆疊、電容器和晶體管微縮等多種問題的挑戰。
解決這些問題,需要采用先進的3D封裝技術,包括混合鍵合技術等,以實作高密度垂直堆疊。
混合鍵合技術透過矽通孔垂直堆疊芯片,顯著減少了芯片厚度,同時減少了對微凸塊的需求。
在全球範圍內,主要儲存芯片廠商三星、SK、 海麗仕和美光都在積極研發3D DRAM。
例如,三星計劃在2025年推出3D DRAM芯片,這標誌著儲存技術新時代的到來。
這些技術進步意味著未來我們的裝置將擁有更低的功耗、更快的速度,以及更大的儲存容量。
面對如此激動人心的前景,我們也應當註意到伴隨而來的挑戰。
隨著層數的增加和芯片厚度的減小,如何控制和減少芯片翹曲成為技術難題之一。
此外,隨著半導體行業逐漸逼近物理極限,電容器電流泄漏和幹擾等問題變得日益嚴峻。
盡管如此,各大廠商已經在積極探索和實施各種創新解決方案。
比如三星電子就在HBM4記憶體鍵合技術方面采取了多元化策略,同步開發混合鍵合和傳統的TC-NCF(thermal compression with non-conductive film)工藝,以期降低成本並提高整體競爭力。
在推動技術前行的過程中,合作也成為一個重要的戰略選擇。
SK海麗仕便與台積電建立了強有力的合作關系,共同最佳化HBM和CoWoS技術整合,滿足市場對高效能HBM的需求。
展望未來,3D DRAM將在數據中心、人工智慧、高效能計算等多個領域發揮巨大作用,推動儲存容量和速度的極限提升,同時也為我們的行動裝置帶來更長的電池壽命和更強的效能。
盡管面臨不少挑戰,但隨著技術的不斷進步和創新,未來的記憶體技術定會更加強大和智慧,帶給我們更加豐富多彩的數位生活體驗。