Es ist schon lange kein Geheimnis mehr, dass Samsungs Entwicklungsteam an der 3D-DRAM-Technologie arbeitet, und eine kürzlich erfolgte Ankündigung kann hier nachgelesen werden. Es wird erwartet, dass auf dem Weg zur Entwicklung von Samsungs 3D-DRAM-Speicherchips noch viele Hürden zu überwinden sind. Vorläufige Entwicklungsarbeiten könnten bereits im nächsten Jahr abgeschlossen werden, aber 3D-DRAM-basierte Produkte werden nicht vor etwa 2030 auf den Markt kommen, zumindest geht die Branche derzeit davon aus.
Auf der IMQ 2024 gaben Samsung-Vertreter auch weitere Einzelheiten zu einigen Meilensteinen auf dem Weg zu 3D-DRAM-Chips bekannt. mA Die Entwicklung der 3D-DRAM-Technologie wird von entscheidender Bedeutung sein, um die Leistungsanforderungen von On-Demand-KI-Diensten und Rechenzentren, die KI-Aufgaben ausführen, zu erfüllen, wofür eine massive Rechenleistung erforderlich ist, die von einem Hochleistungs-Subsystem unterstützt wird. Die derzeitige DRAM-Technologie ist in ihren Möglichkeiten bereits begrenzt, aber im Hintergrund werden neue Zellstrukturen entwickelt, die schließlich zu DRAM-Chips mit mehreren Zellschichten führen könnten, so wie wir es auf dem Markt für NAND-Flash-Speicherchips gesehen haben. Für letzteren führte das südkoreanische Unternehmen 2013 die 3D-V-NAND-Technologie ein, die den NAND-Flash-Markt im Wesentlichen revolutionierte. Etwas Ähnliches ist für den DRAM-Markt in Vorbereitung, aber die Herausforderung könnte hier noch größer sein
Der neue DRAM-Typ erfordert eine neue Zellstruktur, die kompakter ist als die derzeitige 6F-Square-DRAM-Zellkonstruktion und das Stapeln von Zellen ermöglicht. Dies ist die 4F Square VCT DRAM-Technologie, wobei VCT für Vertical Channel Transistor steht. Mit dieser Lösung kann die Größe der DRAM-Zellen im Vergleich zu den heutigen Technologien um etwa 30 % verringert werden, wobei nicht nur die horizontale Ausdehnung reduziert, sondern auch die Energieeffizienz erhöht wird. Die Innovation klingt sicherlich gut, aber die Technologie erfordert eine sehr präzise Fertigung, bessere Materialien als die derzeit verfügbaren und weitere Forschung, um das Design skalierbar und massenproduzierbar zu machen.
Die neue Technologie wird sowohl die Kapazität als auch die Energieeffizienz von DRAM-Chips erhöhen, aber die Herausforderung ist viel schwieriger als bei 3D-NAND-Flash-Chips. Bei letzteren handelt es sich um so genannte "nichtflüchtige" Speicher, d. h. sie behalten die in den Zellen gespeicherten Daten auch ohne Stromzufuhr bei. Im Gegensatz dazu behalten DRAM-Chips die Daten nur, wenn Strom vorhanden ist, und sind schneller. Aufgrund dieser Eigenschaften ist der Stromverbrauch bei gestapelten DRAM-Zellen ein kritischeres Thema, da die Zellen für den Dauerbetrieb mehr Strom benötigen und außerdem mehr Daten bewegen, so dass die Datenströme zwischen den verschiedenen Schichten mit der richtigen Geschwindigkeit fließen müssen.
Aus diesem Grund müssen laut Samsung neue Materialien für Kondensatoren und Bitleitungen entwickelt werden, was einige Zeit in Anspruch nehmen wird. Es ist daher sehr unwahrscheinlich, dass 3D-DRAM-Chips vor 2030 auf den Markt kommen. Selbst die 4F-Quadrat-VCT-Technologie, die die Grundlage des Ganzen sein könnte, wird wahrscheinlich nicht vor 2027 auf den Markt kommen, zumindest nicht nach Angaben von Tokyo Electron. Die Zeit wird zeigen, ob die Herausforderungen überwunden werden können und die Markteinführung von 3D-DRAM-Chips, die zunächst aus 16 Zellschichten bestehen könnten, möglicherweise beschleunigt werden kann.
