Представьте себе DRAM, но со структурой, похожей на NAND, — такова основная концепция 3D X-DRAM, революции для рынков памяти, которая обеспечивает более высокую плотность для задач искусственного интеллекта (AI).
3D X-DRAM Становится Реальностью: Замена HBM, Предлагающая Более Высокую Плотность для AI
В 2023 году американская компания NEO Semiconductor анонсировала свой совершенно новый проект под названием 3D X-DRAM, который должен был решить проблему узкого места пропускной способности DRAM за счет использования архитектуры, подобной 3D NAND. Компания также представила две ячейки 3D X-DRAM, которые будут интегрированы в решения памяти на основе 3D X-DRAM.
К ним относятся ячейки DRAM 1T1C и 3T0C, предлагающие до 512 Гбит — десятикратное увеличение плотности по сравнению с традиционной DRAM, при этом они экономически эффективны и готовы к производству с высоким выходом. Каждый вариант 3D X-DRAM разработан для различных целей. Например, 1T1C совместим с основными дорожными картами DRAM и HBM, предлагая DRAM высокой плотности, в то время как 3T0C идеально подходит для рабочих нагрузок AI.
- 1T1C (один транзистор, один конденсатор) – Основное решение для DRAM высокой плотности, полностью совместимое с основными дорожными картами DRAM и HBM.
- 3T0C (три транзистора, ноль конденсаторов) – Оптимизировано для операций считывания по току, идеально подходит для AI и in-memory вычислений.
- 1T0C (один транзистор, ноль конденсаторов) – Структура ячейки с плавающим телом, подходящая для DRAM высокой плотности, in-memory вычислений, гибридной памяти и логических архитектур.
Основные особенности этого анонса включали:
- Непревзойденное удержание данных и эффективность – Благодаря технологии IGZO-канала симуляции ячеек 1T1C и 3T0C демонстрируют время удержания данных до 450 секунд, что резко снижает потребность в обновлении (refresh).
- Подтверждено симуляцией – Симуляции TCAD (Technology Computer-Aided Design) подтверждают быструю скорость чтения/записи в 10 наносекунд и время удержания данных более 450 секунд.
- Простота производства – Используется модифицированный процесс 3D NAND с минимальными изменениями, что обеспечивает полную масштабируемость и быструю интеграцию в существующие производственные линии DRAM.
- Сверхвысокая пропускная способность – Применяются уникальные архитектуры массива для гибридного соединения (hybrid bonding) с целью значительного увеличения пропускной способности памяти при снижении энергопотребления.
- Высокая производительность для передовых рабочих нагрузок – Разработано для AI, граничных вычислений (edge computing) и in-memory обработки с надежным высокоскоростным доступом и сниженным энергопотреблением.
Преимущество DRAM перед HBM заключается в том, что High-Bandwidth Memory, хотя и является ведущим выбором для сегментов AI и HPC, сложна в производстве, дорога и требует большого объема тестирования/верификации перед развертыванием на серверных чипах. DRAM, напротив, проста в производстве и не требует такого количества проверок. 3D X-DRAM также использует монолитную архитектуру в пределах одного кристалла, а не укладывает несколько кристаллов DRAM друг на друга, как это делает HBM.
Сегодня NEO Semiconductor продемонстрировала доказательство концепции (Proof-of-Concept, POC) 3D X-DRAM, а также привлекла инвестиции для дальнейшего развития проекта. С помощью тестовых чипов POC компания продемонстрировала, что 3D X-DRAM может быть изготовлена с использованием существующей инфраструктуры 3D NAND, добавляя несколько слоев DRAM вместо стека, как в памяти HBM.
Первые результаты тестов POC-чипов следующие:
- Задержка чтения/записи: <10 нс
- Удержание данных: >1 секунды при 85°C (в 15 раз лучше, чем стандарт JEDEC 64 мс)
- Воздействие на бит-линию: >1 секунды при 85°C
- Воздействие на линейку слов: >1 секунды при 85°C
- Ресурс (Endurance): >10¹⁴ циклов
По мере роста спроса на память в сегментах AI и HPC передовые решения DRAM станут необходимостью. Intel также готовит аналогичную архитектуру DRAM под названием ZAM (Z-Angle Memory) для этой цели. На данный момент ни одна из этих двух архитектур DRAM не запущена в серийное производство, и до этого еще далеко; однако, учитывая их прогресс и продолжающиеся инвестиции со стороны крупных компаний, мы сможем увидеть, как эти технологии будут питать серверный ландшафт в течение этого десятилетия.
Всегда имейте в виду, что редакции могут придерживаться предвзятых взглядов в освещении новостей.
Автор – Hassan Mujtaba
