國科會轄下國家實驗研究院台灣半導體研究中心(簡稱國研院半導體中心)與記憶體製造大廠旺宏合作,25日宣布成功開發出「新型高密度、高頻寬3D動態隨機存取記憶體」(3D DRAM,無電容記憶體),具有體積小(高密度)、高頻寬、能耗低、耐用度高等優勢停,將在AI需要的記憶體占有一席之地。
國研院半導體中心和旺宏合作成功開發出「新型高密度、高頻寬3D動態隨機存取記憶體」,可用於AI晶片中HBM記憶體,目前全世界僅有數個頂尖研究團隊提出此種3D DRAM的雛形及結構。
比HBM堆疊更多,新記憶體技術可支援AI晶片
旺宏前瞻技術實驗室資深處長謝光宇表示,目前AI用的HBM專利被大廠盤據,若只是跟隨研發,很難達到彎道超車,一定要靠新的東西,新的方法、新的材料,才有機會。整個研發案耗時3到5年,台灣半導體研究中心提供關鍵的設備、技術支持,扮演背後的推手。
從技術上來看,傳統的記憶體由一個電晶和一個電容組成,靠充放電來儲存,但是電容體積大,耗電,新的無電容記憶體技術用另一顆電晶體取代電容,利用兩顆電晶體之間的電壓變化來儲存,使用電晶體就能走入摩爾定律,實現體積更小的目標。
在相同的晶片面積,可以放更多的記憶體,提高資料的處理量、儲存量,而且電晶體耗電,只有電容的萬分之一,而且主要以兩顆氧化銦鎵鋅(Indium Gallium Zinc Oxide, IGZO)電晶體串聯組成的單元,可以延長訊息留存的時間,將能解決目前HBM的高耗能問題。
三星海力士都在研發,旺宏聯手半導體中心先發表
簡單的說,這種無電容的新型結構設計,讓記憶體尺寸變得更小,因而在進行3D堆疊時能更緊密,也消除了電容造成讀寫速度慢及耗能高的缺點。
國研院半導體中心主任侯拓宏說「三星、海力士等,都認為這個技術是最有機會取代目前AI晶片用的HBM記憶體的技術,都在投入研發。」他接著說,「相較於三星、海力士、美光在HBM記憶體是透過封裝技術來堆疊,無電容記憶體是靠製程技術堆疊。」
一般而言,一個技術從實驗室到生產線需要10年的時間,謝光宇不諱言說,廠商也是邊走邊投入資源,在各種技術當中選擇勝算最大的技術。侯拓宏則表示,如果一個技術快要能量產,5年內廠商一定大量投入,目前雖然還在前期階段,卻也非常的重要。國家實驗研究院院長蔡宏營表示,希望能夠盡快的落地、量產。