I decennier har kapaciteten primärminne i minnesmoduler dubblerats i en förutsägbar binär skala, från exempelvis 4 till 8, 16, 32, 64 GB och så vidare. Att så skett är en kombination av tillverkarna vid nya generationer haft som mål att dubblera kapaciteten och att kunnat göra detta genom att krympa avståndet mellan transistorer i minneskretsar av typen Dynamic Random Access Memory (DRAM).
Komplexiteten hos DRAM och att kondensatorer måste ha en viss storlek för att hålla laddning gör att tekniken i princip nått vägs ände vad gäller krympningar. Nästa generationens DRAM från Samsung och SK Hynix ska tillverkas på 12 nanometer, och mycket mindre än så lär det inte bli. Duon och dess amerikanska konkurrent arbetar därför på nästa paradigmskifte som stavas 3D DRAM. Konceptet bakom 3D DRAM är att inte förlita sig på krympning av transistorer och kondensatorer, utan att ta befintlig storlekar och "bygga på höjden" med lager av minnesceller på samma krets.
Det här görs redan med annan annan typ av minne – NAND – som används i alltifrån SSD-enheter till telefoner och USB-minnen. Tekniken som kallas 3D NAND kommersialiserades av Samsung redan 2013 och kom till som svar på att krympningen av NAND av liknande skäl som DRAM tog stopp vid 16 nanometer. Idag har Samsung sällskap av SK Hynix, Micron och YMTC, och alla tillhandahåller 3D NAND med omkring 170–230 minnesceller staplade på varandra och kapaciteter om upp till 1 terabit (128 gigabyte) per krets.
Microns senaste generation av 3D NAND har 232 lager minnesceller
Fram till dess att 3D DRAM är verklighet väntas utvecklingen på kapacitetsfronten stagnera, i synnerhet i konsumentled. För att möta svårigheterna ingår icke-binära storlekar i specifikationen för DDR5, som möjliggör för "mellanstorlekar" som 24, 48 och 96 GB. Minnesmoduler i kapaciteter om 24 och 48 GB har precis börjat leta sig ut på marknaden.
På serversidan är fortsatta avancemang att vänta, men detta genom kostsamma lösningar som endast är ekonomiskt försvarbara hos köpstarka kunder inom datacenter. Ett sätt att öka kapaciteten utan fortsatt krympning är genom tekniken Through-Silicon Via (TSV), där vertikala ledningsbanor i minneskretsar gör att dessa kan staplas ovanpå varandra för att öka kapaciteten per minnesmodul. På den vägen kommer Samsung leverera DDR5-moduler på hela 512 GB och 1 TB styck.
By next year or so, details about the electrical characteristics of 3D DRAM will be revealed, determining the direction of their development. – Cha Seon-yong, chef på SK Hynix Future Technology Research
Kommersialiseringen av 3D DRAM ligger fortfarande en bra bit bort i tiden och först år 2024 väntas SK Hynix avslöja de första detaljerna för sin variant. Var i tiden Samsung och Micron står med sina motsvarande tekniker är inte känt, men sannolikt har även de båda flera år kvar innan de har 3D DRAM som är redo för butikshyllorna.
Källa: Business Korea
