3DDRAM时代或将到来,国产DRAM有望迎来变革契机

科技电力不缺一 2025-04-14 15:38:45

随着摩尔定律推进速度放缓,DRAM技术工艺也逐渐步入瓶颈期。目前DRAM芯片工艺已到10nm级别,尽管10nm还不是 DRAM的最后极限,但多年来随着DRAM制程节点不断缩小,工艺完整性、成本、电容器漏电和干扰等方面的挑战愈发明显, 要在更小的空间内实现稳定的电荷存储和读写操作变得日益困难。

3D NAND Flash早已实现商业化应用,3D DRAM技术 尚在研发中,但随着AI浪潮,大容量、高性能存储器需求将大幅增加,3D DRAM有望成为存储器市场的主流产品。

3D DRAM成为下一代DRAM的关键发展方向

AI应用浪潮之下,高性能存储器需求持续攀升,以HBM为代表的DRAM炙手可热。同时,为进一步满足市场需求,存 储厂商也在酝酿新一轮DRAM技术“革命”。HBM技术开启了DRAM 3D化之路,让DRAM从传统2D走向了3D,不过当前 的HBM并不能被认同为3D DRAM技术。三星4F Square VCT DRAM与3D DRAM概念更为接近,但这不是3D DRAM唯一 的方向与目标,存储厂商对3D DRAM有着更丰富设想。

3D DRAM(三维动态随机存取存储器)是一种具有新颖存储单元结构的新型DRAM技术。与水平放置存储单元的传统 DRAM不同,3D DRAM垂直堆叠存储单元大大增加了单位面积的存储容量并提高了效率,成为下一代DRAM关键发展方向。

国产DRAM迎来契机

尽管近存计算3D DRAM技术展现出巨大的应用潜力,但在实际发展过程中仍面临诸多技术挑战。首先,3D DRAM的制造工艺复杂,需要克服电容器水平放置、混合键合、TSV等技术难题。例如,电容器水平放置方案需要解决电容器之间的干扰问题,同时确保足够的存储容量。混合键合技术则需要在微小的间距下实现高密度的电气连接,这对工艺精度提出了极高的要求。

3D DRAM的设计和测试也面临挑战。由于存储单元与计算单元紧密结合,芯片设计需要考虑存储和计算的协同优化,以实现最佳性能。此外,3D DRAM的测试难度也大幅增加,需要开发专门的测试设备和方法,以确保芯片的可靠性和一致性。

随着技术的不断进步,3D DRAM有望在更多领域实现突破。一方面,晶圆级3D DRAM技术将逐步走向成熟,电容水平放置方案和无电容方案有望在未来几年内实现商业化。另一方面,近存计算3D DRAM将在AI、边缘计算和物联网等领域发挥更大的作用,推动相关技术的快速发展。例如,WOW 3D堆叠DRAM和华邦CUBE等技术有望在端侧AI设备中得到广泛应用,为实现低功耗、高性能的AI应用提供支持。

3D DRAM技术的发展也将促进半导体产业链的协同发展。从芯片设计、制造到封装测试,各环节需要紧密合作,共同推动3D DRAM技术的落地。国内企业在3D DRAM领域的积极探索,不仅有助于提升我国在半导体存储领域的竞争力,也将为全球3D DRAM市场的发展注入新的活力。

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