Ferroelectric Memory wraz z Neumonda podejmują wysiłek komercjalizacji pamięci DRAM+, łączącej zalety SSD i RAM

Od lat pamięć w komputerach osobistych dzieli się na dwa główne typy: nieulotną oraz ulotną (operacyjną). Coraz częściej jednak w środowisku inżynierów pojawiają się inicjatywy mające na celu częściowe zatarcie tego podziału. Powodem są m.in. rosnące wymagania serwerów AI, które przetwarzają ogromne ilości danych - nie tylko podczas uczenia, ale także w trakcie codziennego działania. Teraz w branży ponownie pojawiło się rozwiązanie DRAM+, bazujące na pamięci typu FeRAM.

Ferroelectric Memory wspólnie z firmą Neumonda podejmują wysiłki na rzecz komercjalizacji pamięci DRAM+, będącej udoskonaloną wersją FeRAM, opartą na ferroelektrycznym tlenku hafnu (HfO₂), która łączy zalety SSD i RAM.

Samsung pracuje nad technologią, która pozwoli umieścić pamięć HBM bezpośrednio na procesorze lub układzie graficznym

Ferroelectric Memory Company (FMC) to niemiecka firma, która jest twórcą pamięci DRAM+. W rzeczywistości rozwiązanie to jest pamięcią typu FeRAM, czyli pamięcią nieulotną opartą na nośniku krystalicznym o właściwościach ferroelektrycznych. W porównaniu do zwykłej pamięci RAM technologia ta pozwala na eliminację kondensatorów, w których przechowywany jest ładunek. Mówimy zatem o innym sposobie transmisji danych, który nie jest ograniczany przez czas rozładowania i naładowania się kondensatora poprzez tranzystor sterujący. W technologii FeRAM zapis i odczyt danych odbywa się poprzez kontrolowany ruch pojedynczych atomów w strukturze kryształu ferroelektrycznego, tutaj wspomnianego tlenku hafnu (HfO₂). Kluczowe jest tu zjawisko polaryzacji dipolowej: w odpowiedzi na przyłożone napięcie atomy fizycznie przesuwają się w taki sposób, że powstaje trwała zmiana kierunku pola elektrycznego - nawet po odłączeniu zasilania. Tę zmianę kierunku można interpretować jako wartości logiczne „0” lub „1”.

Western Digital żegna się rynkiem nośników SSD i stawia na rozwój HDD dla segmentu AI. To koniec pewnej ery

Kluczowymi zaletami tej technologii względem pamięci DRAM jest bardzo duża energooszczędność (nawet rzędu 99% w porównaniu z DRAM), ponieważ nie zachodzi potrzeba ciągłego odświeżania komórek pamięci wiele razy na sekundę. W DRAM kondensatory tracą z czasem swój ładunek, co wymusza cykliczne jego uzupełnianie. W FeRAM zjawisko to nie występuje, ponieważ dane są przechowywane jako trwała polaryzacja materiału ferroelektrycznego, a nie jako ładunek elektryczny. Czysto teoretycznie mówi się również o możliwości uzyskania wyższych transferów, ponieważ opóźnienie przemieszczenia atomu (zmiany polaryzacji) wynosi około 1 ns, podczas gdy w przypadku DRAM opóźnienie związane z naładowaniem i rozładowaniem kondensatora to około 10 ns. W praktyce wartości te bywają zbliżone, jednak zachowanie niskiego poboru energii pozostaje istotną przewagą FeRAM. Zalety te są również wyraźnie widoczne w porównaniu z pamięcią flash, która potrzebuje zwykle milisekundy lub więcej do zakończenia operacji zapisu, natomiast współczesne układy FeRAM kończą zapis w czasie krótszym niż 150 ns. Dodatkowo FeRAM cechuje się dużą retencją danych, a także odpornością na silne pola magnetyczne i promieniowanie, co czyni ją atrakcyjną w zastosowaniach przemysłowych, militarnych czy kosmicznych. Nie ma jednak róży bez kolców - głównym ograniczeniem technologii FeRAM jest niższa gęstość komórek danych.

Quinas otrzyma 1,1 mln funtów rządowego dofinansowania na rozpoczęcie masowej produkcji nowej pamięci ULTRARAM

Dopiero znając ten kontekst technologiczny, można zrozumieć, dlaczego pamięć DRAM+ od Ferroelectric Memory Company (FMC) odgrywa tak istotną rolę. Dzięki zastosowaniu wspomnianego tlenku hafnu (HfO₂) możliwe stało się projektowanie pamięci w procesach technologicznych poniżej 10 nm. W przypadku wcześniejszych rozwiązań opartych na innych materiałach ograniczenia miniaturyzacji sięgały nawet 150 nm lub 55 nm. Problem ten wynika z faktu, że tradycyjne materiały ferroelektryczne tracą swoje właściwości, gdy ich struktury zostaną zbyt silnie zminiaturyzowane. Dodatkowo, komórki pamięci FeRAM potrzebowały więcej przestrzeni niż klasyczne komórki DRAM, co ograniczało ich skalowalność i gęstość. Technologia DRAM+ przesunęła te bariery, pozwalając na projektowanie układów o większej pojemności i mniejszych wymiarach fizycznych, a więc umożliwiając realny rozwój nowych rozwiązań pamięci masowej w sektorze wysokowydajnych obliczeń i sztucznej inteligencji.

Chiny prezentują GPMI, czyli nowy standard łączności z przepustowością do 192 Gbps i zasilaniem 480 W

Niemieckie przedsiębiorstwa Ferroelectric Memory Company (FMC) oraz Neumonda nawiązały współpracę w zakresie projektowania, testowania i wprowadzania na rynek nieulotnej pamięci DRAM+. Jednym z celów tego partnerstwa jest przywrócenie projektowania i produkcji półprzewodnikowych pamięci DRAM na teren Niemiec, co ma strategiczne znaczenie dla lokalnej branży technologicznej. Neumonda wnosi do projektu pakiet zaawansowanych platform testowych: Rhinoe, Octopus i Raptor, które umożliwiają precyzyjną analizę chipów przy znacząco niższych kosztach kapitałowych niż tradycyjne urządzenia testujące półprzewodniki. Dzięki temu możliwe będzie przyspieszenie badań i obniżenie barier wejścia na rynek. Harmonogram produkcyjny komercyjnych układów DRAM+ nie został jednak jeszcze oficjalnie ogłoszony. Dla branży jest to obiecujące rozwiązanie, zwłaszcza w kontekście rosnących potrzeb sektora AI. Nowoczesne modele językowe (LLM) wymagają jednocześnie dużej pojemności, wysokiej przepustowości i niskich opóźnień. DRAM+ może zatem zbliżyć się do idei "SSD o prędkościach i opóźnieniach zbliżonych do DRAM", co otwiera zupełnie nowe możliwości.