人工智慧產品已經廣泛使用在各行各業的不同的情境,負責儲存資料的隨機存取記憶體(RAM)元件,在AI晶片中扮演著關鍵角色。國科會國家實驗研究院臺灣半導體中心攜手業界,成功開發出「新型高密度、高頻寬3D動態隨機存取記憶體」(3D DRAM),具有體積小、高頻寬、能耗低、耐用度高等優勢,未來如果順利導入量產,將能領先全球。
國研院半導體中心表示,記憶體在AI時代越來越重要,因為它直接影響到AI晶片處理數據的速度、效率和可靠度,無論是AI訓練、穿戴式裝置、醫療電子、車用電子或智慧家電,記憶體皆是關鍵技術。由於2D平面製作的記憶體受封裝技術的限制,目前世界記憶體廠商將焦點轉向3D堆疊記憶體,投入研發具有傳輸速度更快、更大容量且低耗能的HBM(High Bandwidth Memory)。因此,半導體中心與臺灣記憶體製造大廠旺宏電子公司合作開發的3D DRAM,不使用傳統記憶體中體積較大的電容,而以兩顆氧化銦鎵鋅(Indium Gallium Zinc Oxide,IGZO)電晶體串聯而成,可將0與1的訊號除儲存在兩顆電晶體之間。
半導體中心元件技術組研究員楊智超表示,這種無電容的新型結構設計,可縮小元件尺寸,提升記憶體密度;氧化銦鎵鋅新材料的導入,提升資料儲存時間、更省電;此外,旺宏電子專利Bit-Cost Scalable技術,可大幅減少製程步驟,降低製造成本;半導體中心研發的低溫製程技術,可垂直堆疊製作儲存單元,進一步提升記憶體密度和資料傳輸頻寬。
國研院半導體中心表示,「新型高密度、高頻寬3D動態隨機存取記憶體」可用於AI晶片中的HBM記憶體,目前全世界僅有數個頂尖研究團隊提出這項3D DRAM的雛型和結構,且都還在實驗階段,尚未進入量產,未來半導體中心與旺宏電子公司合作開發的新型3D DRAM如果順利導入量產,將能在全世界建立領先的地位。