Os fabricantes de memória não conseguiram criar DRAM 3D semelhante ao 3D NAND, mas isso mudará em breve

A indústria de componentes de memória se distingue por uma abordagem conservadora: os fabricantes preferem melhorias graduais a mudanças revolucionárias. Mas até o final da década, a DRAM 3D monolítica poderá ser apresentada ao mundo, embora ainda não esteja claro que forma essa solução assumirá e quando essa memória estará pronta para produção em massa.

Fonte da imagem: samsung.com

No campo da memória flash, os fabricantes alcançaram um sucesso significativo – a capacidade dos componentes é aumentada devido à arquitetura 3D monolítica. Mas no campo DRAM esta solução não pode ser utilizada, pois são necessários elementos grandes o suficiente para armazenar carga – via de regra, são capacitores. A abordagem mais simples para aumentar a quantidade de dados em um chip DRAM de camada única é reduzir o tamanho da célula. Os capacitores verticais tornam as camadas DRAM muito espessas, dificultando empilhá-las umas sobre as outras. Para resolver este problema, alguns fabricantes estão tentando colocar os capacitores horizontalmente, enquanto outros tentam eliminá-los completamente.

A DRAM 3D pode ter várias implementações. Um deles já é utilizado em produção – memória de alta largura de banda (HBM), mas neste caso estamos falando de uma matriz multicamadas, e não monolítica, como é o caso do 3D NAND. O advento do chip DRAM 3D monolítico dará impulso ao desenvolvimento da direção HBM e terá um impacto em toda a indústria. As células DRAM podem ser otimizadas reduzindo o tamanho dos recursos usando técnicas avançadas de litografia, como a criação de pré-formas em duas ou quatro passagens. A Samsung está desenvolvendo uma nova arquitetura de células 4F2, mais compacta que a atual 6F2, mas sua criação exigirá novos materiais, incluindo ferroelétricos.

Outra direção promissora é colocar o capacitor de lado, o que ajudará a reduzir a espessura das camadas para organizá-las verticalmente. O fabricante de equipamentos para fabricação de chips, Lam Research, propôs várias maneiras de atingir esse objetivo: inverter a célula, mudar a linha de bits e usar transistores de porta ambiente (GAAs). Projetos de DRAM sem capacitores estão sendo considerados; É proposta a tecnologia Floating Body DRAM (FB-DRAM), semelhante à memória flash de porta flutuante. A Neo Semiconductor propôs uma tecnologia comercial baseada na célula de corpo flutuante de porta dupla. Simulações mostraram que “este mecanismo pode melhorar a margem de sensibilidade e a retenção de dados”, disse o CEO da empresa, Andy Hsu. Assim, o advento da DRAM 3D monolítica pode de fato estar próximo, mas ainda levará vários anos para que os fabricantes aloquem fundos para apoiar uma das soluções.