DRAM广泛用作个人电脑、便携终端和服务器等多种电子产品的主存储器。主存储器用DRAM的高速化、低耗电量化和小型化呈现出顺利推进的趋势。原因是美国美光科技(Micron Technology)将开始量产供货通过硅通孔(Through-Silicon Via:TSV)连接沿三维方向积层的多枚DRAM芯片的新型存储器“Hybrid Memory Cube(HMC)”。
有助于实现多端子化和缩短布线距离
首先,采用TSV后能够实现高速化的原因有两个,并且与DRAM芯片和控制器之间信号传输有关。一是可大幅增加端子数量,另一个是可缩短布线距离。
关于端子数量,现有产品这几年一直停留在几百个端子的水平上。而如果采用可通过半导体前工序技术制造的TSV,则可以实现远超1000个的端子数量。这样可以增加传输路径,因此有助于实现高速化。
关于布线距离,将布线由目前的水平方向改成垂直方向可以缩短距离。现有DRAM模块大多将DRAM封装平放。模块尺寸方面,就连用于笔记本电脑的模块也仅为70mm×30mm左右。由于会将DRAM模块与另外封装的控制器平放排列,因此布线距离会达到几十mm。
图1:Hybrid Memory Cube的构造
三维积层的多枚DRAM芯片通过TSV(Through-Silicon Via)连接。由此可以实现DRAM模块等的高速化、低耗电量化和小型化。 HMC将DRAM芯片按照垂直方向积层,因此可以将DRAM模块尺寸缩小到1个封装大小。DRAM芯片间的布线长度会变短,而且HMC和控制器也会进行三维积层,由此便可以将两者的布线距离缩短至几mm。
鉴于上述理由,HMC在计算存储器性能方面,可将速度提高至原来的15倍左右。HMC试制品的最大数据传输速度为128GB/秒,远远高于现有最尖端品的12.8GB/秒。
采用HMC可以大幅削减存储器子系统的耗电量和封装面积。与原来相比,可将数据传输所需耗电量和封装面积分别削减约70%和1/10。
HMC的生产将利用与美光进行合作的美国IBM公司的三维LSI制造技术进行量产。构成HMC的部件预定在IBM位于美国纽约州东菲什基尔(East Fishkill)的半导体工厂采用32nm级high-k金属栅极工艺制造。(记者:大石 基之,《日经电子》)
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