- Kioxia desenvolve DRAM 3D de alta densidade usando transistores semicondutores de óxido empilháveis
- Pilhas de transistores de oito camadas demonstram operação confiável em demonstrações de laboratório
- O semicondutor de óxido InGaZnO substitui o nitreto de silício para formar transistores verticais e horizontais
Kioxia afirma ter desenvolvido transistores de canal semicondutores de óxido altamente empilháveis que suportam DRAM 3D de alta densidade.
Este desenvolvimento poderia levar a uma memória mais barata e mais rápida, reduzindo os custos de produção por gigabyte e melhorando a eficiência energética através de correntes elevadas e correntes liga-desliga muito baixas.
No entanto, esta tecnologia requer alinhamento multicamadas preciso, integração na fabricação padrão e testes de confiabilidade de longo prazo, que levam décadas.
Inovações no design de transistores
A tecnologia, apresentada no IEEE International Electron Devices Meeting, em São Francisco, demonstrou o funcionamento de transistores empilhados em oito camadas verticais.
As camadas verticais consistem em transistores formados pela substituição das regiões convencionais de nitreto de silício por um material semicondutor de óxido, InGaZnO.
Este arranjo permite aumentar a capacidade de memória sem depender de estruturas DRAM planares convencionais.
Os transistores de canal semicondutor de óxido combinam filmes maduros de óxido de silício e nitreto de silício com o novo material InGaZnO.
A estrutura de células de memória 3D introduzida por Kioxia dimensiona a altura vertical e mais células de memória podem ser empilhadas por unidade de volume.
Os transistores horizontais formados neste processo apresentam uma alta corrente direta de mais de 30 microamperes.
Ele também exibe corrente de desativação ultrabaixa abaixo de attoamps, minimizando assim o consumo de energia durante os ciclos de atualização.
Ao reduzir o poder de atualização, o design aborda uma grande limitação da DRAM tradicional, onde o consumo de energia aumenta com maior densidade de memória.
A substituição do silício monocristalino por semicondutores de óxido reduz a complexidade e os requisitos de energia na fabricação.
Essas melhorias reduzem o custo de fabricação de DRAM por gigabyte, embora não se espere que os preços de varejo para usuários finais diminuam no curto prazo.
A abordagem de transistores empilhados também se destina a aplicações que exigem alta densidade de memória com baixo consumo de energia, como servidores de IA e dispositivos IoT.
A eficiência melhorada poderia suportar o processamento de conjuntos de dados maiores sem o aumento proporcional na demanda de energia observado nos sistemas DRAM.
Apesar destes avanços técnicos, passar a tecnologia das demonstrações laboratoriais para a produção em massa coloca desafios significativos.
O alinhamento preciso de múltiplas camadas, a integração de materiais semicondutores de óxido em linhas de produção padrão e a garantia de confiabilidade a longo prazo continuam sendo barreiras à comercialização.
A empresa planeja continuar a pesquisa e o desenvolvimento para permitir a implementação prática de DRAM 3D em aplicações do mundo real.
Embora a tecnologia mostre vantagens técnicas claras em termos de eficiência energética, densidade e viabilidade de produção, provavelmente não chegará aos mercados consumidores até a próxima década.
Dito isto, a produção mais barata por gigabyte não garante preços de varejo mais baixos, e colocá-la em escala exigirá a superação de problemas de produção e cadeia de fornecimento.
via TechPowerUp
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