DRAM-industrien i endring

Under vinteren holdt DRAM-etterspørselen seg lav på minnemarkedet, bortsett fra AI-servere og bilelektronikk.

Generative AI-applikasjoner som ChatGPT skapte interesse for høyhastighetsminneteknologier som DDR5 DRAM og HBM, spesielt i datasentre, ifølge hovedanalytiker Simone Bertolazzi hos Yole Group:

– Samsung, SK hynix og Micron overførte mer waferkapasitet til HBM for å møte etterspørselen, noe som bremset den totale bitproduksjonen og økte underskuddet av leveranser for ikke-HBM-produkter. HBM-waferproduksjonen er satt til å dobles i 2024, sier han.

Drevet av etterspørselen etter databehandlingskapasitet for AI forventes HBM å overgå det totale DRAM-markedet betydelig. HBM bitleveranserer vokste med 93 % i 2023 og anslås å vokse med 147 % i 2024, med en CAGR på 45 % fra 2023 til 2029, mens datasenterrelaterte DRAM-bits vil vokse med 25 %.

Markedsomsetningen for HBM kan øke fra 2,7 milliarder USD i 2022 til 14 milliarder USD i 2024, og utgjør henholdsvis 3 % og 19 % av den totale DRAM-omsetningen.

I denne sammenhengen slipper markedsundersøkelses- og strategikonsulentselskapet Yole Group sin markeds- og teknologirapport, Next-Generation DRAM 2024 - Focus on HBM and 3D DRAM. Her kommer de med en detaljert analyse av DRAM-markedet og teknologitrender med fokus på DRAM-skalering, minne med høy båndbredde og monolitisk 3D DRAM.

– Utviklingen av 4F2 DRAM tar sikte på å krympe brikkeområdet med omtrent 30 % sammenlignet med eksisterende 6F2-strukturer, uten å kreve mindre litografinoder. I tillegg forventes bruken av CBA DRAM-arkitekturer, der periferikretsen og minnematrisen behandles på separate wafere og deretter stables sammen ved hjelp av wafer-to-wafer hybridbinding, å starte med introduksjonen av 4F2-celler innen 2027, sier Bertolazzi.

Hybridbonding vil også være avgjørende for å videreføre HBM-teknologi for å forbedre minnebåndbredde og strømeffektivitet og redusere stabeltykkelsen. Implementeringen av hybridbonding forventes å starte med HBM4-generasjonen rundt 2026, med opptil 16 DRAM-matriser per stabel, og doble grensesnittbredden til 2048 bits.

Mens monolitisk 3D DRAM er en lovende langsiktig skaleringsløsning, er mange aspekter av utviklingen fortsatt usikre, og den optimale strategien er ennå ikke definert. DRAM-selskaper utforsker ulike tilnærminger, inkludert 1T-1C-celler med horisontale kondensatorer og kondensatorløse alternativer som forsterkningsceller (2T0C) eller 1T-DRAM basert på «floating body» effekten. 

Overgangen fra 2D til 3D DRAM forventes å medføre betydelig endring i DRAM-industrien, i likhet med utviklingen sett med 3D NAND-teknologi. Gjeldende modeller antyder at 3D DRAM kan komme inn på markedet rundt 2030, og nå rundt ti millioner wafere per år innen 2035, noe som utgjør 38 % av den anslåtte DRAM wafer-produksjonen. Alt ifølge Yole Group.