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揭秘2027年:48GB HBM内存,如何颠覆存储?

2024-06-29数码

原标题 :未来内存技术的革新与挑战

随着科技的日新月异,内存技术也在不断突破和刷新我们的想象。

预计从2022年的16GB增长到2027年的48GB,将是内存历史上的一大飞跃。

美光更是预告了2026年将出现高达64GB的HBM4,其堆叠层数可达16层,这无疑是对当前存储技术的一次大幅强化。

这种名为HBM() 的技术,通过硅通孔(TSV)垂直连接多个DRAM裸片,不仅实现了令人惊叹的1024位内存接口、高达36GB乃至64GB的内存容量,还提供了超过1TB/s的带宽速度。

然而,要实现这样高性能的内存并非易事。

HBM的制造过程比传统DRAM复杂得多,需要特殊制造的DRAM裸片,以及复杂的测试封装程序。

让我们深入了解一下HBM制造的复杂性。

首先,与传统DDR5相比,HBM的芯片尺寸大约是同等容量DDR5的两倍,这不仅使得封装复杂度增加,也导致良率难以提升。

其次,3D DRAM通过垂直堆叠存储单元,能在单位面积内实现更高的存储容量并加快数据访问速度,降低了功耗同时提高了可靠性。

而设计和制造3D DRAM时,我们不得不面对制程节点微缩、多层堆叠、电容器和晶体管微缩等多种问题的挑战。

解决这些问题,需要采用先进的3D封装技术,包括混合键合技术等,以实现高密度垂直堆叠。

混合键合技术通过硅通孔垂直堆叠芯片,显著减少了芯片厚度,同时减少了对微凸块的需求。

在全球范围内,主要存储芯片厂商三星、SK、 海力士和美光都在积极研发3D DRAM。

例如,三星计划在2025年推出3D DRAM芯片,这标志着存储技术新时代的到来。

这些技术进步意味着未来我们的设备将拥有更低的功耗、更快的速度,以及更大的存储容量。

面对如此激动人心的前景,我们也应当注意到伴随而来的挑战。

随着层数的增加和芯片厚度的减小,如何控制和减少芯片翘曲成为技术难题之一。

此外,随着半导体行业逐渐逼近物理极限,电容器电流泄漏和干扰等问题变得日益严峻。

尽管如此,各大厂商已经在积极探索和实施各种创新解决方案。

比如三星电子就在HBM4内存键合技术方面采取了多元化策略,同步开发混合键合和传统的TC-NCF(thermal compression with non-conductive film)工艺,以期降低成本并提高整体竞争力。

在推动技术前行的过程中,合作也成为一个重要的战略选择。

SK海力士便与台积电建立了强有力的合作关系,共同优化HBM和CoWoS技术集成,满足市场对高性能HBM的需求。

展望未来,3D DRAM将在数据中心、人工智能、高性能计算等多个领域发挥巨大作用,推动存储容量和速度的极限提升,同时也为我们的移动设备带来更长的电池寿命和更强的性能。

尽管面临不少挑战,但随着技术的不断进步和创新,未来的内存技术定会更加强大和智能,带给我们更加丰富多彩的数字生活体验。