Micronが競合他社が注力する中、なぜ突然4F² DRAMを断念するのか
Why Micron Is Suddenly Ditching 4F² DRAM as Rivals Double Down (hothardware.com)
要約
Micronは、20年以上にわたる研究にもかかわらず、DRAMセルの高密度化を目指す4F²（4ファイ・スクエア）技術を断念し、従来の6F²（6ファイ・スクエア）技術に注力することを発表しました。同社は、4F²が密度向上に寄与せず、コストと複雑性を増大させると判断したためです。代わりに、Micronは3D DRAMへの移行を将来の主要戦略と位置づけています。
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Micronが競合他社が注力する中、なぜ突然4F² DRAMを断念するのか
［画像: hero micron boise fab photo］
Micronのボイシキャンパスは、最近500億ドルの拡張が行われ、1δメモリを生産する予定です。 - 画像: Micron
DRAMはロジックとは根本的に異なります。ロジックセルはプロセッサ内のセルと同様で、その形態ではすべて同じ種類のものです：スイッチングトランジスタです。DRAMは、各セルがトランジスタとコンデンサで構成されている点が異なります。そして、そのことがスケーリングを複雑にしています。長らく、「6F²」として知られるジオメトリでこれらのセルを作成してきましたが、「聖杯」は究極の目標である4F²への移行であり、理論上33%の密度向上を提供するはずでした。しかし今、Micronは「20年以上」のこのアイデアへの研究にもかかわらず、タオルを投げ捨て、当面は6F²に固執すると述べています。
これは馬鹿げているように思えるかもしれませんが、これらはプロセスノードではなく、セルジオメトリであることを理解する必要があります。本質的に、これらの用語はDRAMセルの形状とレイアウトを説明しており、物理的なサイズを直接示すものではありません。物理的なサイズは、レイアウトとプロセスノードの組み合わせによって決まります。DRAMはロジックと同じノード命名法を使用しません。混合セルタイプ（トランジスタとコンデンサ）のため、同じようにはスケーリングされません。ノード変更をマークするために、DRAMベンダーは現在、「1γ」や「1δ」といった用語を使用しています。これらはギリシャ文字のガンマとデルタであり、この場合、時間の経過に伴う逐次的な改善を示すために使用されます。
Micronのロードマップは、今週水曜日に公開されました。画像: Micron via Tom's Hardware
Micronが4F²メモリ製品を市場に投入しないという最終決定は、競合他社であるSamsung、SK hynix、CXMTの3社すべてが4F²設計を進めており、特にCXMTは年末までにサーバーDDR5 RDIMMに4F² RAMを搭載すると主張している状況において、非常に興味深いものです。米国企業は水曜日にウェビナーを開催し、上記の将来のロードマップを発表し、この決定だけでなく、さまざまな今後の製品について議論しました。しかし、おそらく最も驚くべきニュースはこれでしょう。
Micronの社長兼CTOであるScott DeBoer氏によると、DRAMの密度は最終的に公称セルフットプリントではなく、コンデンサに必要なスペーシングによって決まります。DeBoer氏によれば、ジオメトリを6F²から4F²に縮小することは、紙面上では簡単な勝利のように見えますが、実際には密度に関してあまり得られるものがなく、コストと複雑性を劇的に増加させます。彼は、Micronが4F²を「発明」し、同社が「20年以上」この技術を商業化する方法を模索してきたが、最終的にそれを断念したと述べています。
DDR5 MRDIMMは、DRAM技術の現在の頂点を示しています。 - 画像: Micron
では、Micronは何をしているのでしょうか？まず、6F² DRAMを積極的にスケーリングしています。同社のロードマップによると、高密度1δ（1-デルタ）メモリは歩留まりが向上しており、先進的なウェーハボンディングを特徴とする1-ε（1-イプシロン）が開発中であり、将来的には平面DRAMの将来として「ζÅ」（ゼータ・オングストローム）と「ηÅ」（イータ・オングストローム）を見込んでいます。しかし、Micronによれば、真の将来は3D DRAMにあります。これは、DRAMをロジックの上に単に積み重ねるのではなく（これがMicronが言及した「ウェーハボンディング」です）、3D DRAMは、複数の物理的なDRAMストレージセル層が互いに垂直に積み重ねられたメモリデバイスを指します。
もちろん、フラッシュメモリは10年以上前から3D化を進めていますが、フラッシュメモリは高層ビルのフロアのように積み重ねることができる単純なチャージトラップトランジスタに依存しています。対照的に、DRAMセルはダイナミックであり、各ビットは、電荷が漏れるトランジスタとペアになった、繊細でアスペクト比の高いコンデンサを必要とします。これらの背の高いコンデンサを横に倒し、熱クロストークや信号破壊なしに垂直にスケーリングするには、基本的なDRAMアーキテクチャの完全なオーバーホールが必要です。この移行は一夜にして起こるものではありませんが、2Dスケーリングが絶対的な物理的限界に達するにつれて、3D DRAMが業界の必然的な方向性となります。
短期的には、競合他社が経済的に大規模な4F²メモリを製造できる場合、Micronは課題に直面する可能性がありますが、4F²が高価で短命な回り道であることが証明されるという、大規模な戦略的賭けをしています。Samsung、SK hynix、またはCXMTが、垂直チャネルトランジスタを採用するために数十億ドルもの設備投資を費やし、コンデンサのスケーリングで早期に壁にぶつかることになった場合、Micronは頭痛の種を回避したことで賢明に見えるでしょう。ゼータおよびイータ時代を通じて、High-NA EUV、先進材料、およびウェーハ・オン・ウェーハ・ボンディングで確立された6F²リソグラフィから効率を最大限に引き出すことで、Micronは真のモノリシック3D DRAMが経済的に実現可能になるまでの、本当の賞のために現金とエンジニアリング帯域幅を維持したいと考えています。
［画像: Zak Killian］
30年のPC構築経験を持つZakは、現代のルネサンス人であり、何かに特化した専門家ではないかもしれませんが、ほぼすべてのことについて少しは知っています。