Le prime memorie 3D DRAM arriveranno sul mercato entro 5-8 anni?

Non solo - ormai da anni - la memoria NAND, anche il settore della memoria DRAM pensa al "3D" come soluzione per avanzare e sostenere le necessità dell'industria. In passato vi abbiamo parlato della 3D X-DRAM di Neo Semiconductor, mentre ora è Lam Research a pubblicare un articolo (in realtà ha qualche mese, ma ci era sfuggito e l'ha ripescato Tom's Hardware USA) in cui parla di "3D DRAM in arrivo", suggerendo un modo per realizzarla.

Finora la DRAM ha basato la sua evoluzione sull'avanzamento dei processi produttivi, quindi sulla costante miniaturizzazione. È evidente però che non si possa andare avanti all'infinito e quindi passare alle tre dimensioni sembra una buona strada per aumentare densità, prestazioni e ridurre i costi. Secondo Lam Research il tanto atteso passo avanti prenderà corpo "tra cinque e otto anni in base alle attuali capacità tecniche".

Nell'articolo Lam Research, che crea soluzioni per la produzione di wafer e servizi annessi, ha analizzato la situazione, le sfide e soprattutto illustrato come mettere a punto un'architettura commercialmente usabile tramite il suo software SEMulator3D.

Il primo problema della DRAM si chiama "scaling", ovvero il numero di bit che puoi avere in un'area o l'area media per bit. Oggi l'area per bit è di circa 20,4E-4 µm2. "Presto, non sarà possibile ottenere una maggiore densità di bit (ovvero un'ulteriore riduzione dell'area per bit) riducendo l'ingombro dei condensatori rendendoli più alti perché i processi di incisione e deposizione per la fabbricazione dei condensatori non sono in grado di gestire le proporzioni estreme (elevate)", sottolinea Lam Research.

La DRAM 2D dovrebbe riuscire a spingersi fino a "un'area di ~10,4E-4 µm2 per bit", cosa che avverrà nel corso dei prossimi cinque anni. "Dopodiché la mancanza di spazio diventerà un problema che probabilmente richiederà il passaggio alla 3D DRAM", aggiunge la società.

Impilare i componenti, però, presenta diverse sfide tra cui la necessità di usare materiali diversi e altre problematiche che riguardano la produzione. Secondo l'analisi di Lam Research, l'architettura della DRAM deve essere riprogettata per diventare 3D.

Anzitutto sembra essere necessario affidarsi a nanofogli di transistor gate-all-around (GAA), che l'industria si appresta a implementare anche nel mondo delle CPU come successori dei transistor FinFET. "Abbiamo anche realizzato i condensatori, una volta sottili e alti, corti e larghi", scrive Lam Research elencando le tante modifiche architetturali.

"La prima iterazione di una 3D DRAM sarebbe alta 28 layer e più avanzata di due processi produttivi (~13E-4 µm2 per bit) rispetto all'attuale D1z. Più sono i layer, ovviamente, più bit abbiamo e quindi maggiore è la densità". Una nuova architettura è però solo l'inizio, Lam Research affronta anche il tema delle interconnessioni tra i layer e chiude parlando del processo di produzione che, ovviamente, dovrà subire importanti mutamenti rispetto alle soluzioni attuali.

Insomma, Lam Research ha tracciato una strada, ma sicuramente società come Samsung, Micron e SK hynix che dominano la produzione di DRAM stanno già studiando soluzioni proprietarie per spostare un pochino più avanti i limiti della memoria DRAM.