3D X-DRAM und VS-DRAM: Auch der Arbeitsspeicher soll gestapelt werden [Update]
3D-NAND und 3D V-Cache sind mittlerweile den meisten Anwendern ein Begriff, aber in Zukunft sollen auch die DRAM-Speicherzellen für Arbeitsspeicher gestapelt werden. Während Samsung an VS-DRAM arbeitet, möchte das Start-up Neo Semiconductor seinen 3D X-DRAM etablieren. Ziel ist es, damit die Flächendichte deutlich steigern zu können.
Originalmeldung vom 7. Mai 2024:
Während 3D-NAND im Bereich der SSDs und des Flash-Speichers mittlerweile auf mehr als 200 Ebenen ("Layer") kommt und AMD bei den Ryzen 7000X3D zusätzlichen L2-Cache auf dem Package stapelt, werden die Speicherzellen für DRAM noch immer nebeneinander angeordnet. Doch Samsungs VS-DRAM ("Vertically Stacked DRAM") sowie der 3D X-DRAM von Neo Semiconductor wollen das zukünftig ändern.
Quelle: Neo Semiconductor
3D X-DRAM
3D X-DRAM und VS-DRAM für mehr Speicherdichte
Wie auch beim AMD 3D V-Cache und insbesondere beim 3D-NAND sollen auch die gestapelten Speicherzellen für DRAM für mehr Speicher- respektive Flächendichte sorgen und damit mehr Arbeitsspeicher pro Modul unterbringen. So soll 3D X-DRAM mit bis zu 230 Layern eine Kapazität von 128 GiBit sorgen, was der achtfachen Kapazität von klassischem DRAM entspricht.
Neo Semiconductor's 3D X-DRAM™ is a first-of-its-kind 3D NAND-like DRAM cell array structure based on capacitor-less floating body cell technology.
It can be manufactured using today's 3D NAND-like process and only needs one mask to define the bit line holes and form the cell structure inside the holes.
This cell structure simplifies the process steps and provides a high-speed, high-density, low-cost, and high-yield solution. Based on Neo's estimates, 3D X-DRAM™ technology can achieve 128 Gb density with 230 layers, which is 8 times today's DRAM density.
Neo 3D X-DRAM, Pressemitteilung
Die 128 GiBit fassenden DRAM-Speicherchips ("ICs") besitzen somit eine Kapazität von 16 GiByte, während klassischer aktuell 2D-DRAM mit maximal 2 GiByte angeboten werden können. Zudem soll die "capacitor-less floating body cell technology" durch einfacherer Strukturen günstiger in der Produktion sein als herkömmlicher DRAM.
Quelle: Neo Semiconductor
3D X-DRAM
128 GiBit bis 1 TiBit pro DRAM-Speicherchip
Mit den bereits für 2025 vorgesehen 128-GiBit-Chips soll aber noch lange nicht Schluss sein, in den kommenden zehn Jahren soll es schrittweise auf 256 GiBit, 512 GiBit und schlussendlich 1 TiBit hochgehen. Das ist heute aber noch absolute Zukunftsmusik und der 3D X-DRAM aktuell vorerst noch "nur" ein Konzept.
Quelle: Neo Semiconductor
3D X-DRAM
Auch Samsung arbeitet an 3D-DRAM
Auch Samsung arbeitet an einem 3D-DRAM, der unter der Bezeichnung VS-DRAM ("Vertically Stacked DRAM") entwickelt wird und über den noch nicht sonderlich viel bekannt ist. Für das Symposium on VLSI Technology and Circuits hat der Hersteller eine entsprechende Präsentation der Technologie angekündigt.
Ab 2030 könnte 3D-DRAM in Serie gehen
Aktualisierung vom 1. Juni 2024: Wie Samsungs Vizepräsident Lee Siwoo im Rahmen des International Memory Workshop ("IMW") 2024 bekannt gegeben hat, soll 3D-DRAM einen fixen Startzeitpunkt erhalten haben. Ab 2030 plane das Unternehmen mit Chips, in denen Transistoren und Kondensatoren der Speicherzellen wie beim bekannten 3D-NAND gestapelt sind, wie ZDNet Korea jetzt berichtet hat.
VCT-Speicher ab 2026 als Zwischenschritt
Wie Lee Siwoo im Rahmen der Speichermesse ebenfalls anmerkte, soll VCT-Speicher voraussichtlich ab 2026 einen Zwischenschritt zum ab 2030 in ersten Systemen erprobten 3D-DRAM darstellen. Ab 2025 sollen erste Sample bei Partnern zur Erprobung vorliegen.
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Quelle: Neo Semiconduktors, Samsung via VLSI Symposium und Blocks & Files
Jetzt hab ich es auch hier erwähnt gefunden:
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May 2023. Scheint aber noch nicht weit die Runde gemacht zu haben. Finde sonst kaum die Bezeichnung VS-DRAM.
Und hier im Juni 2023 ein paper:
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Wenn ich das jetzt richtig verstanden habe, dann ist 3D-X-DRAM gestapelte Speicherzellen, wohingegen stacked Speicher wie etwa HBM gestapelte Speicherchips sind.
Richtig?
Trotzdem liegt ein Vergleich von HBM zu 3D X-DRAM näher, als zu NAND, weil es eben volatiler Speicher ist - ob nun die chips oder die Zellen gestapelt werden, ist erst mal zweitrangig für die Art des Speichers finde ich.
Vom Aufbau und Anordnung der Speicherzellen her erinnert das stark an 3D XPoint von Intel und Micron (-> Intel's Optane Speicher).
DIESER ist auch non-volatil. Vielleicht kommt daher die Assoziation, dass 3D X-DRAM mehr wie V-NAND oder 3D-NAND sein soll.
Ist er aber nicht.
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Weiter unten vergleicht Neo auch immer 3D X-DRAM mit HBM, den es wohl direkt -als eine auf Zellebene andere/ellegantere Art der stacked ausführung- ersetzen soll.
Verwirrend wird es dann ganz unten auf der Herstellerseite, da hier die Flashspeicher-Innovations-Auszeichnung bezüglich "X-NAND Gen2 that enables 3D NAND flash memory" erwähnt wird.
Hier wird aber X-NAND Gen2 geschrieben, nicht X-DRAM. Vermutlich eine andere Entwicklung von Neo auf beim Flashspeicher oder wurden hier Bezeichnungen in einen Topf geschmissen?
Soweit ich das verstehe, hat Neo erst an der 2. Generation von Flashspeicher geforscht und dafür Preise abgeräumt. Und dann haben sie Erkenntnisse aus der Strukturanordnung aus dem NAND-Flash auf DRAM übertragen und damit ihr 3D X-DRAM-Konzept entworfen.
Also muss die korrekte Antwort an [Ins Forum, um diesen Inhalt zu sehen] lauten:
ja, es ist ähnlich zu HBM, aber nicht das gleiche. Es stapelt schon die Speicherzellen im Chip, anstelle von einzelnen Speicher-Chips übereinander.
Es verfolgt einen ähnlichen Ansatz bei den Zellstrukturen wie 3D-XPoint, oder 3D-NAND - nur eben für DRAM.
Wenn das funktionieren sollte, wäre das ein riesiger Technologiesprung beim DRAM. Viel mehr Speicher und dazu noch günstiger.
HBM = stacked SDRAM
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3D-NAND oder auch V-NAND sind non-volatile Speicher. In wiefern soll der hier erwähnte 3D X-DRAM bitte näher daran sein, als an stacked DRAM (wie z.B. HBM)?
Die einzige Erwähung zu einem Vergleich finde ich dazu auf der Webseite des Startups. Und diese ziehen diesen nur im Bezug auf Simplizität der Strukturen und der kleinen Zellgröße - nicht auf die non-volatilen Charakter des Speichers.
Es ist und bleibt DRAM.
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Von VS-DRAM habe ich noch nie was gelesen. Klingt eher nach einer Klassifizierung der Ausführungsweise, als einem offiziellen Label für einen Speichertyp.
Eigentlich wird doch Samsung zusammen mit AMD und SKHynix zugeschrieben, als erster an 3D-DRAM gearbeitet zu haben (namentlich HBM). Was auch in die Klasse "vertically stacked DRAM" fällt.
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(Ich wäre trotzdem dafür, dass Intel mal ein echtes Enthusiast-System baut. 32 Kerne, 64 GiByte HBM und die Speicherkanäle – 2-4 würden reichen – kann man dann ja für Optane-DIMMs als SSD nutzen. Die Technik liegt in der berühmten Schublade, sie braucht nur noch ein Preisschild.