带宽不再是瓶颈HMC内存技术解析

时间:2021-12-29 00:38 作者:亚博全站APP官网登录
本文摘要:传输每比特数据的能耗比DDR3要较低70% 要提高内存性能,传统的作法是通过提高频率、减少地下通道来构建,但内存比特率经常沦为瓶颈。与此同时,智能手机和平板电脑的较慢发展也对内存模块的能耗与体积有更高的拒绝,这些设备都必须内不存在容量更大的同时体积更加小并且更加节约能源。因此,内存技术到了须要更进一步革新的时候了,为此,美光、三星研发出有了一个全新架构的HMC内存。

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传输每比特数据的能耗比DDR3要较低70%  要提高内存性能,传统的作法是通过提高频率、减少地下通道来构建,但内存比特率经常沦为瓶颈。与此同时,智能手机和平板电脑的较慢发展也对内存模块的能耗与体积有更高的拒绝,这些设备都必须内不存在容量更大的同时体积更加小并且更加节约能源。因此,内存技术到了须要更进一步革新的时候了,为此,美光、三星研发出有了一个全新架构的HMC内存。

  3D填充风到内存领域  在芯片生产领域,3D填充技术正在大行其道,从英特尔的3D三栅极晶体管,到三星3D横向填充型结构NAND存储器芯片(3DV-NAND),如今内存领域也经常出现了类似于的多层填充产品——HMC(HybridMemoryCube)内存。  HMC内存的基本理念是通过类似的半导体工艺,把多个DRAM芯片层层填充在一起。内存的内部就像辟高楼一样,由一层层DRAM晶圆芯片(每一个DRAM晶圆芯片只不过可以看作一个没展开PCB的内存芯片)填充一起,最后构成一个大容量的内存“芯片”。

因此,HMC也被称之为“混合存储立方体”。值得一提的是,之所以使用DRAM晶圆芯片,是因为填充工艺拒绝较高,如果以芯片对芯片的填充方式将花费很大时间与成本,因此HMC使用晶圆对晶圆的填充法这种更加便利和节约成本的方式。  当然,芯片内部的DRAM并不是非常简单的填充一起,这里面包括着从高层向低层穿孔以相连电极的转印技术,以及将这些DRAM晶圆芯片横向环绕在各层板面上的门极结构技术等一系列独有并有突破性的工艺技术。

HMC内存的内部结构  TSV硅穿孔技术法术功不可没  所谓TSV硅穿孔技术,就是用激光或转印方式在硅晶圆上小洞小孔,然后在有所不同硅晶圆之间放入金属物质,这样有所不同硅晶圆之间的信号可以相互传输。使用这种方式可以大幅度增大芯片的尺寸,还有提升芯片内的晶体管密度,提高层间电气网络性能,提高芯片运营速度以及减少芯片的功耗等益处。  此外,随着工艺制程的改良,芯片内晶体管体积的增大,晶体管之间通讯的延迟时间不会随之延长,但是网络电路部分的延后则不会增高。

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例如90nm制程晶体管的延迟时间约在1.6ps左右,而此时网络电路中每1mm长度尺寸的网络线路,其延迟时间为500ps左右;而到22nm制程,晶体管的延迟时间不会降到0.4ps水平,而网络线路的延后则不会减少到10000ps。晶体管尺寸就越小速度就越慢,但与此同时网络层线路的电阻则不会随着线路截面积的增大而减小,这正是造成网络层延后减少的主要原因。


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