3D DRAM с гибридной склейкой в 17 раз эффективнее HBM, но нагрев при склейке разрушает ячейки

Согласно слайду AMD, опубликованному 1 сентября и процитированному Wccftech, гибридно-склеенная 3D DRAM может быть до 17 раз энергоэффективнее HBM на микроконтактах. Официальную методологию AMD пока не раскрыла. Однако та же термообработка, которая плавит медь для Cu-Cu-бондинга, ускоряет деградацию DRAM-ячеек — именно это и блокирует коммерциализацию. Конвертация кремниевых пластин в HBM-стек даёт куда меньший полезный объём памяти, чем обычная DRAM. Отрасль экспериментирует с альтернативами: SRAM-only декодеры, Processor-In-Memory внутри LPDDR, CXL-пулинг и 3D DRAM. Именно 3D DRAM сейчас считается главным кандидатом на замену.

В чём разница? Классический HBM вертикально штабелирует чипы DRAM, соединяя их сквозными кремниевыми отверстиями (TSV). Стек размещают рядом с XPU, а передачу данных обслуживает PHY-слой в нижней части HBM. Микроконтакты — крошечные шарики припоя из оловянно-серебряных сплавов — создают физические зазоры между слоями кремния. Эти зазоры приходится заполнять жидким пластиковым адгезивом (underfill), что порождает паразитные ёмкости и сопротивления.

Гибридное соединение работает иначе. Кремниевые пластины полируют до атомарной гладкости. Медные контактные площадки утапливают заподлицо в тонкий диэлектрический слой (обычно оксид кремния или нитрид углерода). При комнатной температуре диэлектрические слои схватываются на молекулярном уровне. Последующий нагрев заставляет атомы меди расширяться и сращиваться напрямую — Cu-Cu-бондинг.

По данным AMD, гибридно-склеенная 3D DRAM даёт до 17-кратного выигрыша в энергоэффективности по сравнению с HBM на микроконтактах. Но коммерциализации мешают два барьера. Первый связан с температурой: нагрев при термообработке ускоряет деградацию DRAM-ячеек, падает способность удерживать заряд. Второй — чистота. Технология требует атомарной гладкости, и одна случайная частица размером в несколько нанометров способна разрушить Cu-Cu-соединение.

Решения существуют. Компания d-Matrix пробует обойти тепловую проблему, укладывая слои памяти не сверху, а снизу от XPU. Если отрасль совладает с термотолерантностью и создаст сверхчистые чистые комнаты, 3D DRAM может стать реальностью.

Источник: Wccftech