Samsung Electronics, мировой лидер в области передовых технологий памяти, объявила о серийном производстве первых в индустрии 8-гигабитных (Гб) чипов DDR4 (double-data-rate-4) памяти 10-нанометрового (нм) класса* и предназначенных для них модулей. DDR4 быстро становится наиболее популярным типом памяти, предназначенным для персональных компьютеров и IT-сетей во всём мире. Последние достижения компании Samsung помогут ускорить переход всей индустрии к использованию передовых DDR4-продуктов.
Samsung первой в индустрии удалось открыть доступ к «оперативной DRAM-памяти 10нм класса» после решения технических проблем в области DRAM-масштабирования. Преодолеть их получилось благодаря применению иммерсионной литографии фторида аргона (ArF), в процессе которой не используется EUV (экстремальный ультрафиолет) оборудование.
Презентация оперативной DRAM-памяти 10 нм класса компанией Samsung стало ещё одним важным достижением после налаживания серийного производство первых 20нм (нм)** 4-гигабитных чипов DDR3 DRAM в 2014 году.
«Новая DRAM-память 10нм класса компании Samsung максимизирует уровень эффективности инвестиций в IT-системы, благодаря чему она станет новым двигателем роста глобальной индустрии продуктов памяти, – говорит Янг-Хьюн Джун, президент отдела Memory Business в Samsung Electronics. – В ближайшем будущем мы также запустим продукты с применением DRAM-памяти 10нм класса нового поколения, которые будут отличаться высокой плотностью. Это позволит производителям мобильных устройств создавать ещё более инновационные продукты, а пользователям - наслаждаться удобством использования».
Уровень производительности передового 10нм 8-гигабитного чипа DDR4 DRAM-памяти опережает показатель аналогичного 20нм чипа более чем на 30%.
Новое поколение чипов DRAM-памяти поддерживает скорость передачи данных до 3200 мегабит в секунду, что более чем на 30% опережает показатель 20нм чипа DDR4 DRAM-памяти, который составляет 2400 мегабит в секунду. Кроме того, новые модули DRAM-памяти 10нм класса потребляют от 10 до 20% меньше энергии в сравнении с их 20нм аналогами. Это позволит повысить эффективность использования пространства при создании дизайна устройств нового поколения, а также улучшить системы высокопроизводительных вычислений (HPC), другие крупные корпоративные сети и те сети, которые используются персональными компьютерами и основными серверами.
Первая в индустрии DRAM-память 10нм класса является результатом интеграции продвинутых дизайна устройств памяти Samsung и технологии производства. Для достижения невероятно высокого уровня масштабирования DRAM-памяти Samsung было необходимо повысить и без того высокий уровень технологических инноваций, которые применялись во время создания чипов DRAM-памяти, выполненных по 20нм техпроцессу. Ключевые технологические усовершенствования включают в себя улучшения дизайна ячейки памяти, QPT (quadruple patterning technology***) литографию, а также осаждение ультра-тонкого диэлектрического слоя****.
В отличие от NAND флеш-памяти, в которой одна ячейка состоит исключительно из транзистора, каждая ячейка DRAM-памяти требует наличия конструкции из соединённых конденсатора и транзистора, в которой конденсатор зачастую помещается поверх транзистора. В случае с новой DRAM-памятью 10нм класса речь идёт о совершенно другом уровне сложности, поскольку стек образуют очень узкие конденсаторы цилиндрической формы, которые хранят ёмкие электрические заряды и находятся сверху транзисторов шириной в нанометр, что в целом образует более восьми миллиардов ячеек.
Samsung успешно создала структуру ячеек 10нм класса благодаря применению собственной технологии проектирования схемы и литографии четырёхкратного структурирования. Благодаря последнему упомянутому виду литографии, который позволяет использовать существующее фотолитографическое оборудование, Samsung удалось создать технологическую основу для разработки следующего поколения DRAM-памяти 10нм класса.
Кроме того, использование улучшенной технологии осаждения диэлектрического слоя сказалось на увеличении уровня производительности чипов DRAM-памяти, выполненных по 10нм техпроцессу. Инженеры применили ультратонкие диэлектрические слои с беспрецедентным уровнем равномерности до толщины простого однозначного ангстрем (одна десятимиллиардная часть метра) на конденсаторах ячеек. Как результат - ёмкость, достаточная для большей производительности ячейки.
Опираясь на достижения DDR4 DRAM-памяти 10нм класса, Samsung также планирует представить мобильные DRAM-решения 10нм класса с высокой плотностью и скоростью позже в этом году. Это будет способствовать дальнейшему укреплению лидерских позиций Samsung на рынке Ultra-HD смартфонов.
Одновременно с представлением широкого спектра модулей DDR4 DRAM-памяти 10нм класса ёмкостью от 4 ГБ для ноутбуков и до 128 ГБ для корпоративных серверов Samsung будет расширять линейку 20нм чипов и портфолио устройств DRAM-памяти 10нм класса на протяжении всего года.
* Примечание 1: 10-нанометровый класс обозначает узел технологического процесса где-то между 10 и 19 нанометрами, в то время как 20-нанометровый класс обозначает узел технологического процесса где-то между 20 и 29 нанометрами.
** Примечание 2: достижения Samsung в 2014 году связаны с DDR3- и DDR4-продуктами, которые используют 20-нанометровый техпроцесс, их следует отличать от техпроцесса 20-нанометрового класса. Фактически первый DRAM-продукт 20-нанометрового класса был выпущен тремя годами ранее. В 2011 году Samsung инициировала производство DDR3-чипа 20-нанометрового класса на 2 Гб. Спустя год компания запустила производство полной линейки DRAM-устройств, в которую входили 4-гигабитная DDR3-память 20-нанометрового класса и 4-гигабитные наборы и модули на основе LPDDR2.
***Примечание 3: четырёхкратное структурирование является технологией структурирования, которая применяется в производстве высококлассных интегральных схем (ИС), особенно в процессе фотолитографии. Существует немало различных способов развёртывания технологии множественного структурирования, однако общее задание состоит в том, чтобы увеличить разрешение паттерна и превысить плотность, характерную для обычной литографии.
**** Примечание 4: диэлектрические материалы характеризуются очень низкой электрической проводимостью, при которой электрическое поле может поддерживаться с минимальной утечкой. Диэлектрические материалы используются в процессе производства полупроводников множеством различных способов. Основным применением диэлектрических материалов в производстве DRAM-памяти Samsung 10-нанометрового класса является теплоизоляция конденсаторов и предотвращение электрических утечек, благодаря чему удастся добиться значительного увеличения ёмкости и высокой производительности ячеек.